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Modelação de perdas e avaliação do risco sísmico Maria Luísa Sousa Workshop projecto LESSLOSS – SP10 – Earthquake disaster scenario prediction and loss.

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1 Modelação de perdas e avaliação do risco sísmico Maria Luísa Sousa Workshop projecto LESSLOSS – SP10 – Earthquake disaster scenario prediction and loss modelling for urban areas Curso de formação em modelação de perdas em consequência de sismos, técnicas para a redução da vulnerabilidade e risco sísmico LNEC, 25 de Maio de 2006

2 Organização 2.Risco sísmico – definição de conceitos 1.Ciclo de gestão do risco 3.Modelação de perdas para cenários de ocorrência 4.Avaliação probabilística do risco sísmico 5.Conclusões

3 Organização 2.Risco sísmico – definição de conceitos 1.Ciclo de gestão do risco 3.Modelação de perdas para cenários de ocorrência 4.Avaliação probabilística do risco sísmico 5.Conclusões

4 Ciclo de gestão do risco Avaliação

5 Ciclo de gestão do risco Avaliação Estratégias exequíveis

6 Ciclo de gestão do risco Avaliação Estratégias exequíveis Selecção da melhor estratégia

7 Ciclo de gestão do risco Avaliação Estratégias exequíveis Selecção da melhor estratégia Implementação

8 Ciclo de gestão do risco Monitorização Avaliação Estratégias exequíveis Selecção da melhor estratégia Implementação

9 Ciclo de gestão do risco Monitorização Avaliação Estratégias exequíveis Selecção da melhor estratégia Implementação

10 Ciclo de gestão do risco Monitorização Avaliação Estratégias exequíveis Selecção da melhor estratégia Implementação Avaliação

11 Organização 2.Risco sísmico – definição de conceitos 1.Ciclo de gestão do risco 3.Modelação de perdas para cenários de ocorrência 4.Avaliação probabilística do risco sísmico 5.Conclusões

12 Risco sísmico, R Fotografia Robert E. Wallace [USGS] Perigosidade, H H, V Fotografia de Jorge Rodrigues [1998] Vulnerabilidade, V

13 , E Risco sísmico, R Fotografia Robert E. Wallace [USGS] Perigosidade, H H= f (, V RSRS ) R ) Fotografia de Jorge Rodrigues [1998] Vulnerabilidade, V França et al. [2003] Exposição, E

14 RE Risco sísmico, R E H VR VR

15 H VR E E R

16 Análise probabilística da perigosidade sísmica (PSHA)

17 Modelo de Cornell [ 1968 ] TPT :

18 PSHA Catálogo sísmico e zonas de geração

19 Modelo de Cornell [ 1968 ] TPT : A H > h Análise probabilística da perigosidade sísmica (PSHA)

20 Modelo de Cornell [ 1968 ] TPT : A H > h Análise probabilística da perigosidade sísmica (PSHA)

21 taxa média de ocorrência de sismos na zona de geração k, que originam no local: H > h Modelo de Cornell [ 1968 ] TPT : A H > h Análise probabilística da perigosidade sísmica (PSHA) H ( P > h | m, r k ) |

22 PSHA P(I>I 0 |m=8.5,r=400) P(I>I 0 |m=7.1,r=300) Leis de atenuação - P(H>h|m,r) P(H>h|m,r) ~ Gaussiana

23 taxa média de ocorrência de sismos na zona de geração k, que originam no local: H > h Modelo de Cornell [ 1968 ] TPT : A H > h Análise probabilística da perigosidade sísmica (PSHA) ( m ) M f k

24 PSHA Lei de Gutenberg-Richter - f M (m) fdp da Lei de Gutenberg-Richter truncada superiormente fM(m)fM(m)

25 PSHA Lei de Gutenberg-Richter Lei de Gutenberg-Richter - f M (m) b=-1,2 b=-0,7 logN(m) k = a k + b k m

26 PSHA Lei de Gutenberg-Richter Lei de Gutenberg-Richter - f M (m) logN(m) k = a k + b k m

27 taxa média de ocorrência de sismos na zona de geração k, que originam no local: H > h Modelo de Cornell [ 1968 ] TPT : A H > h Análise probabilística da perigosidade sísmica (PSHA) ( r R f k )

28 PSHA Distribuição da distância- f R (r) fR(r)fR(r) zona k local

29 PSHA Distribuição da distância- f R (r) Nº de sismos M > 3,5 células 10 × 10 km período > 1910

30 Análise probabilística da perigosidade sísmica (PSHA) Modelo de Cornell [ 1968 ] Modelo estocástico para descrever a ocorrência no tempo taxa média de ocorrência de sismos na zona de geração k, que originam no local: H > h TPT : A H > h POISSON

31 Análise probabilística da perigosidade sísmica (PSHA) P [H > h] Período de retorno [ano]

32 Análise probabilística da perigosidade sísmica (PSHA) Período de retorno T(h) Intervalo de tempo de exposição (vida útil)

33 50 PE=10% em 10 anos Análise probabilística da perigosidade sísmica (PSHA) T=975 anos PE=5% em 50 anos T=475 anos PE=10% em 50 anos T=95 anos

34 Análise probabilística da perigosidade sísmica (PSHA)

35 Análise probabilística da perigosidade sísmica (PSHA) T=975 anosT=475 anosT=95 anos

36 Inventário dos elementos em risco Elementos em risco Edifícios Alojamentos Ocupantes Portugal Continental 3,0 M 4,8 M 9,8 M Censos 2001

37 Factores de vulnerabilidade Época de construção Tipo de estrutura Nº de pavimentos Antes de BA ACP ASP ATAPS Outros a 7 8 a 15 + de 15 18% % ACP 46% 2

38 Estado de conservação do edifício Configuração do R/C O edifício é isolado ou é cinco vezes mais alto que os edifícios adjacentes? O edifício é de gaveto ou de extremo de banda? O edifício é mais alto (mais do que dois pavimentos) do que qualquer dos edifícios adjacentes? Factores de vulnerabilidade

39 Vulnerabilidade sísmica dos ER Classificação Caracterização 1.Adequada ao panorama construtivo 3.Coincidir com os critérios dos métodos de avaliação de danos 2.Adaptar-se ao inventário dos elementos em risco

40 Classificação do parque habitacional

41 Edifícios antigos de alvenaria e construção tradicional Edifícios posteriores ao BA ACP ASP + ATAPS BA Classificação da vuln. Inventário dos ER

42 D {0, 1,, N D } Definição de fragilidade e vulnerabilidade sísmicas Fragilidade sísmica de uma tipologia construtiva

43 Definição de fragilidade e vulnerabilidade sísmicas Fragilidade sísmica de uma tipologia construtiva

44 Definição de fragilidade e vulnerabilidade sísmicas Matrizes de probabilidade de dano

45 Definição de fragilidade e vulnerabilidade sísmicas Matrizes de probabilidade de dano

46 Definição de fragilidade e vulnerabilidade sísmicas Curvas de vulnerabilidade

47 Definição de fragilidade e vulnerabilidade sísmicas Curvas de vulnerabilidade Tiedemann, 1992

48 Vulnerabilidade sísmica e danos de edifícios Mecanicista FEMA & NIBS [1999] Avaliação da vulnerabilidade sísmica

49 Método mecanicista espectro de capacidade

50 Vulnerabilidade sísmica e danos de edifícios 4 Estatísticos ou Empíricos Mecanicista FEMA & NIBS [1999] Avaliação da vulnerabilidade sísmica Zuccaro & Pappa [2002] Di Pasquale & Orsini [1997] Giovinazzi & Lagomarsino [2003 e 2004] Tiedemann [1992] 7 classes de vulnerabilidade 84 tipologias 4 classes de vulnerabilidade MSK 5 classes vulnerabilidade 27 X 2 tipologias 7 classes de vulnerabilidade

51 Vulnerabilidade sísmica e perdas humanas Tiedemann [1992] FEMA & NIBS [1999] Coburn & Spence [2002] Avaliação das perdas humanas

52 Organização 2.Risco sísmico – definição de conceitos 1.Ciclo de gestão do risco 3.Modelação de perdas para cenários de ocorrência 4.Avaliação probabilística do risco sísmico 5.Conclusões

53 Avaliação do risco sísmico Análise probabilística da perigosidade sísmica (PSHA) acção sísmica – cenário determinístico

54 Avaliação do risco sísmico Risco sísmico Perdas probabilísticas Cenários de perdas Análise probabilística da perigosidade sísmica (PSHA) acção sísmica – cenário determinístico Vulnerabilidade sísmica e danos Risco sísmico específico Inventário georeferenciado dos elementos em risco Classificação Valorização

55 Simulador de cenários sísmicos LNECloss Desenvolvido em linguagem de programação científica e integrado num SIG Génese num projecto da ANPC para a AML

56 Simulador de cenários sísmicos LNECloss Freguesia - unidade elementar de análise Ferramenta versátil facilmente actualizado estar integrado num SIG ter uma estrutura modular Desenvolvido em linguagem de programação científica e integrado num SIG Génese num projecto da ANPC para a AML

57 Simulador de cenários sísmicos LNECloss Génese num projecto do ANPC para a AML Desenvolvido em linguagem de programação científica e integrado num SIG Freguesia - unidade elementar de análise Ferramenta versátil facilmente actualizado estar integrado num SIG ter uma estrutura modular Aplicações Análise do risco sísmico Gestão da emergência Planeamento da emergência

58 Censos 2001 e Censos 1991 Tiedemann, 1992 DiPasquale & Orsini, 1997 Zuccaro & Pappa, 2002 Giovinazzi & Lagomarsino, 2003 Modelos estatísticos de danos Modelo mecanicista de danos FEMA & NIBS, 1999 Perdas económicas FEMA & NIBS, 1999 Mortos Tiedemann, 1992 Mortos e feridos Spence, 2002 Mortos e feridos FEMA & NIBS, 1999 Danos no edificado Perdas humanas Intensidades Macrossísmicas avaliadas à superfície Danos no edificado Parâmetros económicos Acção sísmica espectral à superfície e PGDs, PGVs, PGAs Perdas económicas Perdas humanas Perdas económicas Intensidades Macrossísmicas observadas ou avaliadas em rocha Acção sísmica espectral no substrato rochoso PGDb, PGVb, PGAb Perdas económicas SSN, 1998 IM / freguesia e magnitude e epicentro Isossistas e magnitude e epicentro Digitalização e processamento geográfico IM ER Atenuação IM Atenuação espectral IM ER Magnitude e epicentro Simulador de cenários sísmicos LNECloss S IM ER Avaliação acção sísmica à superfície IM ER Avaliação acção sísmica à superfície S Informação geotécnica N Efeito de solo? N Acção sísmica substracto rochoso Acção sísmica superfície Danos no edificado Perdas humanas Perdas económicas

59 Censos 2001 e Censos 1991 Tiedemann, 1992 DiPasquale & Orsini, 1997 Zuccaro & Pappa, 2002 Giovinazzi & Lagomarsino, 2003 Modelos estatísticos de danos Modelo mecanicista de danos FEMA & NIBS, 1999 Perdas económicas FEMA & NIBS, 1999 Mortos Tiedemann, 1992 Mortos e feridos Spence, 2002 Mortos e feridos FEMA & NIBS, 1999 Danos no edificado Perdas humanas Intensidades Macrossísmicas avaliadas à superfície Danos no edificado Parâmetros económicos Acção sísmica espectral à superfície e PGDs, PGVs, PGAs Perdas económicas Perdas humanas Perdas económicas Intensidades Macrossísmicas observadas ou avaliadas em rocha Acção sísmica espectral no substrato rochoso PGDb, PGVb, PGAb Perdas económicas SSN, 1998 IM / freguesia e magnitude e epicentro Isossistas e magnitude e epicentro Digitalização e processamento geográfico IM ER Atenuação IM Atenuação espectral IM ER Magnitude e epicentro Simulador de cenários sísmicos LNECloss S IM ER Avaliação acção sísmica à superfície IM ER Avaliação acção sísmica à superfície S Informação geotécnica N Efeito de solo? N Acção sísmica substracto rochoso Acção sísmica superfície Danos no edificado Acção sísmica espectral à superfície e PGDs, PGVs, PGAs Magnitude e epicentro Perdas económicas Perdas humanas FEMA & NIBS, 1999 Perdas económicas FEMA & NIBS, 1999 Mortos e feridos FEMA & NIBS, 1999 Atenuação espectral Avaliação acção sísmica à superfície S Efeito de solo? Acção sísmica espectral no substrato rochoso PGDb, PGVb, PGAb IM / freguesia e magnitude e epicentro Isossistas e magnitude e epicentro Digitalização e processamento geográfico DiPasquale & Orsini, 1997 Zuccaro & Pappa, 2002 Giovinazzi & Lagomarsino, 2003 Mortos e feridos Spence, 2002 Perdas económicas SSN, 1998 Perdas económicas Perdas humanas Intensidades Macrossísmicas avaliadas à superfície Intensidades Macrossísmicas observadas ou avaliadas em rocha

60 Organização 2.Risco sísmico – definição de conceitos 1.Ciclo de gestão do risco 3.Modelação de perdas para cenários de ocorrência 4.Avaliação probabilística do risco sísmico 5.Conclusões

61 Modelação de perdas Análise probabilística do risco sísmico Cenários Determinísticos Modelação de perdas Análise probabilística do risco sísmico

62 Dano 100% Modelação probabilística do risco sísmico E(D|h) v Curva de vulnerabilidade E(L|d) v Função de perdas h Perigosidade sísmica fH(h)fH(h) Probabilidade fH(h)fH(h) Fragilidade PD(D>d|h)vPD(D>d|h)v P(D > d | h ) P D (D>d) v PL(L>l|d)vPL(L>l|d)v P(L > l | d ) H dhdh fH(h)fH(h)P(D > d | h )P(L > l | d )P(L > l ) =d D H dhdh d D P(L > l ) = Adaptado de Campos Costa, 2004 H d Perda P L (L>l) v

63 f (h)f (h) H Modelação probabilística do risco sísmico Dano 100% Fragilidade PD(D>d|h)vPD(D>d|h)v P D (D>d) v E(D|h) v Curva de vulnerabilidade h Perigosidade sísmica fH(h)fH(h) Probabilidade E(L|h) Factor de Dano dhdh

64 278 concelhos: 1,3 × erro ajuste 6,1 × f(h) j PSHA – Modelação do risco

65 Indicadores de risco AHL AEL AELR=AEL / VRPH AbsolutoEspecífico Humano Económico AELC = AEL / Np T AHLR= AHL / Np T E(L)= E(L|H)f (h)dh H

66 Perdas esperadas anuais Distribuição geográfica AELAELRAELC AHLRAHL risco elevado risco baixo

67 Acumulação do risco sísmico perdas esperadas anuais Existências / Perdas NorteCentroLVTAlentejoAlgarvePT VRPH [Euro x 10 9 ] 124 (40%) 69 (22%) 83 (27%) 18 (6%) Índivíduos [x 10 3 ] (37%) (18%) AEL [Euro x 10 6 ] 17 (13%) 18 (14%) 56 (42%) 19 (14%) 24 (18%) 135 (100%) AEL/PIB 2001 [%] 0,0140,0150,0460,0160,0190,110 AELR [] 0,140,270,681,061,540,44 AELC [Euro per capita] AHL [#] 0,2 (2%) 0,4 (3%) 5,6 (40%) 2,7 (19%) 5,2 (37%) 14,1 (100%) AHLR [] 0,00010,00020,00160,00520,01330, (5%) 310 (100%) (35%) 532 (5%) 390 (4%) (100%)

68 Acumulação do risco sísmico perdas esperadas anuais Existências / Perdas NorteCentroLVTAlentejoAlgarvePT VRPH [Euro x 10 9 ] 124 (40%) 69 (22%) 83 (27%) 18 (6%) Índivíduos [x 10 3 ] (37%) (18%) AEL [Euro x 10 6 ] 17 (13%) 18 (14%) 56 (42%) 19 (14%) 24 (18%) 135 (100%) AEL/PIB 2001 [%] 0,0140,0150,0460,0160,0190,110 AELR [] 0,140,270,681,061,540,44 AELC [Euro per capita] AHL [#] 0,2 (2%) 0,4 (3%) 5,6 (40%) 2,7 (19%) 5,2 (37%) 14,1 (100%) AHLR [] 0,00010,00020,00160,00520,01330, (5%) 310 (100%) (35%) 532 (5%) 390 (4%) (100%)

69 Acumulação do risco sísmico perdas esperadas anuais Existências / Perdas NorteCentroLVTAlentejoAlgarvePT VRPH [Euro x 10 9 ] 124 (40%) 69 (22%) 83 (27%) 18 (6%) Índivíduos [x 10 3 ] (37%) (18%) AEL [Euro x 10 6 ] 17 (13%) 18 (14%) 56 (42%) 19 (14%) 24 (18%) 135 (100%) AEL/PIB 2001 [%] 0,0140,0150,0460,0160,0190,110 AELR [] 0,140,270,681,061,540,44 AELC [Euro per capita] AHL [#] 0,2 (2%) 0,4 (3%) 5,6 (40%) 2,7 (19%) 5,2 (37%) 14,1 (100%) AHLR [] 0,00010,00020,00160,00520,01330, (5%) 310 (100%) (35%) 532 (5%) 390 (4%) (100%)

70 Acumulação do risco sísmico perdas esperadas anuais Existências / Perdas NorteCentroLVTAlentejoAlgarvePT VRPH [Euro x 10 9 ] 124 (40%) 69 (22%) 83 (27%) 18 (6%) Índivíduos [x 10 3 ] (37%) (18%) AEL [Euro x 10 6 ] 17 (13%) 18 (14%) 56 (42%) 19 (14%) 24 (18%) 135 (100%) AEL/PIB 2001 [%] 0,0140,0150,0460,0160,0190,110 AELR [] 0,140,270,681,061,540,44 AELC [Euro per capita] AHL [#] 0,2 (2%) 0,4 (3%) 5,6 (40%) 2,7 (19%) 5,2 (37%) 14,1 (100%) AHLR [] 0,00010,00020,00160,00520,01330, (5%) 310 (100%) (35%) 532 (5%) 390 (4%) (100%)

71 Organização 2.Risco sísmico – definição de conceitos 1.Ciclo de gestão do risco 3.Modelação de perdas para cenários de ocorrência 4.Avaliação probabilística do risco sísmico 5.Conclusões

72 Conclusões Algarve maiores AELR, AELC e AHLR devido perigosidade elevada Risco sísmico específico cresce do norte para sul

73 Conclusões Algarve maiores AELR, AELC e AHLR devido perigosidade elevada Baixo Alentejo e sul do Litoral Alentejano maiores AELR, AELC e AHLR devido a perigosidade e vulnerabilidade elevadas Risco sísmico específico cresce do norte para sul Risco de morte nas NUTS II = Norte e Centro é muito reduzido

74 Conclusões Lisboa e Vale do Tejo maior risco sísmico absoluto AML maiores AEL devido à exposição elevada

75 Conclusões Lisboa e Vale do Tejo maior risco sísmico absoluto O número reduzido de mortes ocorridas em Portugal Continental no século XX explica baixa percepção da população sobre o risco sísmico AHL é superior em + 20 × às mortes/ano no sec. XX ( = 59 mortes/100 anos) AML maiores AEL devido à exposição elevada


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