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Modelação de perdas e avaliação do risco sísmico

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Apresentação em tema: "Modelação de perdas e avaliação do risco sísmico"— Transcrição da apresentação:

1 Modelação de perdas e avaliação do risco sísmico
Maria Luísa Sousa Vou falar da modelação das perdas e da avaliação do risco sísmico em termos gerais e de uma aplicação recentemente efectuada para Portugal Continental. O objectivo desta apresentação é o de explicar os fundamentos que estão por detrás desta matéria para facilitar a compreseesão dos desenvolvimentps que foram conseguidos no projecto LESSLOSS 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 Ciclo de gestão do risco
Risco sísmico – definição de conceitos Modelação de perdas para cenários de ocorrência 20’’ começar por falar com brevidade sobre o do ciclo de gestão do risco. @ detalharei os conceitos utilizados neste Darei exemplos de aplicação a Portugal Continental de modelação de perdas para cenários determinísticos @ e também da avaliação probabilística do risco sísmico Avaliação probabilística do risco sísmico Conclusões

3 Organização Ciclo de gestão do risco
Risco sísmico – definição de conceitos Modelação de perdas para cenários de ocorrência 20’’ começar por falar com brevidade sobre o do ciclo de gestão do risco. @ detalharei os conceitos utilizados neste Darei exemplos de aplicação a Portugal Continental de modelação de perdas para cenários determinísticos @ e também da avaliação probabilística do risco sísmico Avaliação probabilística do risco sísmico Conclusões

4 Ciclo de gestão do risco
Avaliação 180’’A primeira etapa deste ciclo consiste na avaliação do risco e compreende: 1. a identificação do risco e dos elementos que estão expostos . 2. a análise do risco, ou seja, a sua quantificação de que irei falar em detalhe 3. e a sua apreciação, ou seja, a sua comparação com outros níveis de risco, ou com níveis de risco considerados aceitáveis.

5 Ciclo de gestão do risco
Avaliação Estratégias exequíveis A segunda etapa do ciclo diz respeito à definição de estratégias exequíveis de intervenção e de que é exemplo a mitigação

6 Ciclo de gestão do risco
Avaliação Estratégias exequíveis A terceira etapa do ciclo consiste em seleccionar a melhor estratégia de intervenção. Devemos comparar os efeitos relativos das diferentes estratégias de intervenção Por exemplo, devemos intervir nesta tipologia nesta região? ou devemos intervir ao nível de tipologias menos vulneráveis mas com maior incidência? Existem várias técnicas para seleccionar uma estratégia óptima: 1. análise custo‑benefício ou 2. análise do custo por vida salva devido à dificuldadade em valorizar a vida humana Selecção da melhor estratégia

7 Ciclo de gestão do risco
Avaliação Implementação Estratégias exequíveis a 4ª etapa do processo, ou a implementação da estratégia de gestão pode ser uma decisão política sendo a tarefa mais difícil de pôr em prática. Esta etapa é condicionada pela existência de 1) motivo, para a sua execução ( e também os meios e oportunidade) O motivo resulta, da percepção da sociedade para a existência de um risco que é inaceitavelmente severo face a outros que existam. Conduzir esta etapa a bom termo depende grandemente da capacidade que a comunidade técnica e científica têm para comunicar o problema. A comunicação do risco é uma tarefa que pode ser facilitada pela 1. formação adequada do público-alvo 2. pela sua cultura de risco e, 3. ocorrência de um desastre recente, 4. ou por uma frequência elevada de ocorrências desastrosas. Selecção da melhor estratégia

8 Ciclo de gestão do risco
Monitorização Avaliação Implementação Estratégias exequíveis A gestão do risco sísmico não ficará completa se a sua monitorização, ou a quinta etapa do processo, não for efectuada de forma recorrente, tanto mais que os elementos em risco variam naturalmente com o tempo e, de forma mais acentuada quando ocorrem intervenções relevantes, Selecção da melhor estratégia

9 Ciclo de gestão do risco
Monitorização Avaliação Implementação Estratégias exequíveis Tem-se assim um processo dinâmico que poderá ter que ser reiniciado face a novas circunstâncias. Selecção da melhor estratégia

10 Ciclo de gestão do risco
Avaliação Monitorização Avaliação Implementação Estratégias exequíveis Nesta apresentação vou detalhar os procedimentos para a avaliação do risco sísmico Mais tarde noutra apresentação serão apresentadas algumas estratégias delineadas no âmbito do projecto LESSLOSS para a mitigação do risco Mostrar-se-ão também os resultados da reavaliação do risco face às estratégias propostas Selecção da melhor estratégia

11 Organização Ciclo de gestão do risco
Risco sísmico – definição de conceitos Modelação de perdas para cenários de ocorrência Passando à definição de conceitos Avaliação probabilística do risco sísmico Conclusões

12 Risco sísmico, R H , V Vulnerabilidade, V Perigosidade, H
Fotografia de Jorge Rodrigues [1998] Vulnerabilidade, V Fotografia Robert E. Wallace [USGS] Perigosidade, H 90’’ Na definição do risco sísmico são identificados três factores principais e interligados: @ 1. A perigosidade sísmica ou ameaça, que representa o perigo potencial de ocorrência de sismos na região e que é formalmente definida como a probabilidade de excedência de um determinado nível de severidade do fenómeno, num local e período de tempo de exposição. @ 2. A vulnerabilidade sísmica que traduz a susceptibilidade do elemento em risco sofrer danos em consequência da acção de um sismo de dada severidade, variando na razão inversa da resiliência ao risco H , V

13 Risco sísmico, R RS R = f ( H , V , E ) ) Exposição, E
França et al. [2003] Exposição, E Fotografia de Jorge Rodrigues [1998] Vulnerabilidade, V Fotografia Robert E. Wallace [USGS] Perigosidade, H Em função destes dois elementos podemos avaliar o risco sísmico específico que é definido como a probabilidade de se igualar ou exceder um determinado valor de perdas relativas em consequência da ocorrência de sismos na região . @ Conhecida também a exposição, ou seja o valor dos elementos em risco, possível avaliar o risco sísmico da região ou o risco absoluto. Os elementos em risco são os elementos expostos ao risco do fenómeno natural, ou seja, são as existências susceptíveis de serem afectadas adversamente em caso de sismo devido ao desempenho do sistema construído. São exemplo de elementos em risco os edifícios de uma região @ ou os habitantes da mesma. RS R = f ( H , V , E ) )

14 V R E V R H E R Risco sísmico, R
40’’ Então o que fazer para mitigar o risco? como dificilmente poderemos actuar sobre a perigosidade sísmica, a não ser sobre alguns efeitos colaterais como os deslizamento de terrenos ou tsunamis, as únicas formas que temos para actuar é: @ diminuir a vulnerabilidade e assim diminuir o risco ou actuar o nível da exposição. Com efeito numa região em que o hazard seja elevado mas não existirem elementos expostos então o risco é nulo

15 Risco sísmico, R E R E V R H Em compensação se houver uma grande concentração da exposição, por exemplo em centros urbanos potencialmente afectados por sismos, o risco tenderá a aumentar. É isto que se tem verificado nas últimas décadas conduzindo ao aumento das perdas materiais que atrás falei.

16 Análise probabilística da perigosidade sísmica (PSHA)
210’’ Comecemos então pela perigosidade sísmica Quando a acção sísmica é caracterizada de forma probabilística chama-se a esta análise, análise probabilística da perigosidade sísmica ou PSHA

17 Análise probabilística da perigosidade sísmica (PSHA)
Modelo de Cornell [1968] TPT: Uma das formas mais simples de se efectuar esta análise da perigosidade sísmica é utilizar o modelo de Cornell que se baseia no TPT

18 PSHA Catálogo sísmico e zonas de geração Para isso é necessário
dividir a zona sísmica em análise em zonas de geração tendo em consideração o catálogo sísmico e características geológicas e tectónicas (regiões da crusta terrestre que partilham as mesmas características sismológicas, tectónicas e geológicas. Neste contexto, uma zona de geração sísmica delimita regiões cujos processos de ocorrência dos sismos se regem pelas mesmas distribuições de probabilidade. )

19 Análise probabilística da perigosidade sísmica (PSHA)
Modelo de Cornell [1968] TPT: A  H > h No caso particular do cálculo da perigosidade sísmica, o acontecimento A representa o facto da intensidade de um efeito qualquer do sismo, designada por H, exceder um dado nível de intensidade h, pelo menos uma vez, num dado local, durante um sismo, e a integração é feita para todos os valores de X para os quais a intensidade H excede h.

20 Análise probabilística da perigosidade sísmica (PSHA)
Modelo de Cornell [1968] TPT: A  H > h Se H representar a intensidade do movimento vibratório, as variáveis aleatórias do vector X, do qual H depende, são todas as variáveis explicativas contabilizadas num modelo geral de atenuação do movimento sísmico, ou seja, a magnitude e a distância entre a fonte sísmica e o local em análise, que no caso dos modelos mais simples são consideradas estatisticamente independentes e a equação anterior reduz-se a esta equação válida para uma zona de geração k.

21 Análise probabilística da perigosidade sísmica (PSHA)
Modelo de Cornell [1968] TPT: A  H > h taxa média de ocorrência de sismos na zona de geração k, que originam no local: H > h H ( P > h | m , r k ) Para se calcular a taxa média de ocorrência de sismos na zona de geração k, que originam no local intensidades superiores a um determinado nível de referência h, basta multiplicar a probabilidade dada pela expressão anterior por miuk, que representa o número médio de ocorrências, na unidade de tempo, nessa zona geração sísmica @ Nesta equação o termo da probabilidade condicional representa a lei de atenuação

22 P(H>h|m,r) ~ Gaussiana
PSHA Leis de atenuação - P(H>h|m,r) P(I>I0|m=8.5,r=400) P(I>I0|m=7.1,r=300) Exemplos de leis de atenuação e de distribuições gaussianas da dispersão P(H>h|m,r) ~ Gaussiana

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

24 PSHA Lei de Gutenberg-Richter - fM(m) fM(m)
fdp da Lei de Gutenberg-Richter truncada superiormente fM(m) é muitas vezes descrita pela lei de frequência magnitude de Gutenbertg-Richter, que é uma distribuição exponencial

25 PSHA Lei de Gutenberg-Richter - fM(m) logN(m)k = ak + bk m
derivada de uma relação linear entre o logaritmo da frequência de ocorrências de sismos e as suas magnitudes, em que N é o número de sismos com magnitude maior ou igual a m que ocorre na zona de geração k, para um dado período de observação; @ o valor bk da lei de Gutenberg- Richter que é a inclinação da lei descreve a proporção entre o número de sismos de maior e menor magnitude na zona k.

26 PSHA Lei de Gutenberg-Richter - fM(m) logN(m)k = ak + bk m
Neste mapa mostro a distribuição do valores de b por zona de geração

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

28 PSHA Distribuição da distância- fR(r) fR(r) local zona k
A distribuição na distância é nos casos mais simples assumida uniforme no interior de cada zona de geração @ e no caso dos modelos semi-zonificados divide‑se a região em análise em células, contabilizam-se o número de sismos que ocorrem em cada célula zona k

29 PSHA Distribuição da distância- fR(r) Nº de sismos M > 3,5
células 10 × 10 km período > 1910 Neste caso a distribuição na distância corresponde à distribuição empírica das ocorrência, ou seja, à localização dos sismos no catálogo o que obvia o traçado subjectivo das zonas de geração pelo menos no que toca a alguns parâmetros.

30 Análise probabilística da perigosidade sísmica (PSHA)
Modelo de Cornell [1968] TPT: A  H > h taxa média de ocorrência de sismos na zona de geração k, que originam no local: H > h Finalmente, se não nos contentarmos com o taxa anual de excedência e quisermos conhecer a distribuição de probabilidade do evento H > h É usual utilizar o o modelo de Poisson como modelo estocástico para descrever a ocorrência temporal dos sismos. Tudo isto parece muito complicado mas existem na NET pacotes comerciais e também grátis para efectuar o PHSA As dificuldades estão, para além de se perceber os fundamentos, em alimentar o software com dados realistas ou seja, o trabalho de pré-processamento requer alguma especialização Modelo estocástico para descrever a ocorrência no tempo POISSON

31 Análise probabilística da perigosidade sísmica (PSHA)
P [H > h] Aqui temos um possível resultado de uma análise probabilística da perigosidade sísmica: as curvas de perigosidade para três locais distintos do continente ou seja a distribuição cumulativa do hazard em que a intensidade do movimento sísmico é traduzida pela intensidade macrossísmica @ Estas mesmas curvas podem ter outra representação Em que o eixo dos xx é trocado com os dos yy e a probabilidade de excedência é substituída pelos períodos de retorno. O que se lê nestes gráficos? Por exemplo em média, na cidade de Faro é excedida uma intensidade VI-VII pelo menos uma vez de 100 em 100 anos. Como é feita a transformação de probabilidade de excedência em em períodos de retorno? Período de retorno [ano]

32 Análise probabilística da perigosidade sísmica (PSHA)
Período de retorno T(h) Intervalo de tempo de exposição (vida útil)  Define-se período de retorno, como o inverso da probabilidade anual de ser excedido, pelo menos uma vez, um determinado nível de intensidade, no local, o que matematicamente se traduz por @ Mas uma estrutura não tem um ano de vida Tem por exemplo 50 anos e é necessário transformar a distribuição de probabilidade anual na distribuição de probabilidade referente a um período de exposição de  anos, O que é feito de acordo com a equação

33 Análise probabilística da perigosidade sísmica (PSHA)
50 PE=10% em 10 anos T=975 anos T=475 anos PE=10% em 50 anos T=95 anos Nesta figura apresento uma forma expedita de se obter o período de retorno em função de um determinado período de exposição (ou de vida), para diversas probabilidades de excedência @ Por exemplo para assegurar uma probabilidade de excedência de ,por exemplo, 10.0%, durante um período de vida  = 10 anos, é necessário considerar a acção sísmica com intensidade correspondente ao período de retorno de 95 anos. @ se para a mesma probabilidade de excedência passarmos para um período de exposição de 50 anos temos um nível de intensidade correspondente ao período de retorno de 475 anos @ mantendo agora o período de tempo de exposição e reduzindo a probabilidade de excedência para 5% é necessário considerar uma acção sísmica com intensidade Correspondente a um período de retorno de 975 anos PE=5% em 50 anos

34 Análise probabilística da perigosidade sísmica (PSHA)
95 475 975 Se fixármos agora estes três períodos de retorno E mapeármos a acção sísmica para todos os concelhos do País Obtemos os mapas de perigosidade sísmica

35 Análise probabilística da perigosidade sísmica (PSHA)
T=95 anos T=475 anos T=975 anos 13’’ São estudos semelhantes a estes que Permitem definir a acção sísmica regulamentar Mais tarde vou referir como se utiliza a perigosidade Na modelação analítica do risco

36 Inventário dos elementos em risco
Portugal Continental Edifícios 3,0 M Alojamentos 4,8 M Ocupantes 9,8 M 24’’ Passando dos slides verdes para os cor de laranja vou falar do inventário dos elementos em risco em Portugal Continental Utilizou-se os Censos 2001 por serem recenseamentos exaustivos dos elementos em risco tendo sido apurados: 3 milhões de edifícios 4,8 milhões de alojamentos e 9,8 milhões de habitantes Censos 2001

37 Factores de vulnerabilidade
Época de construção Tipo de estrutura Nº de pavimentos Antes de 1919 BA 1 46% 2 2 41% ACP ACP 3 ASP 4 18% 60’’ Foram apurados nos Censos os cruzamentos das seguintes variáveis que se identificam como factores de vulnerabilidade capazes de influenciar o desempenho sísmico dos edifícios, ou seja a Época de construção, Tipo de estrutura, nº de pav. A época de construção dividiu-se em 9 modalidades O tipo de estrutura em Betão armado ou BA Paredes de alvenaria argamassada com placa identificados por ACP Paredes de alvenaria argamassada sem placa ou ASP Paredes de adobe taipa e alvenaria de pedra solta ATAPS Outros E finalmente 7 classes para o número de pavimentos @ As classes modais destas variáveis são 5 a 7 ATAPS 8 a 15 Outros + de 15

38 Factores de vulnerabilidade
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? 15’’ Foram ainda apurados nos Censos outros factores de vulnerabilidade que também influenciam o desempenho sísmico dos edifícios, mas apenas o estado de conservação @ acabou por ser usado nesta avaliação de risco Estado de conservação do edifício Estado de conservação do edifício

39 Vulnerabilidade sísmica dos ER
Classificação Adequada ao panorama construtivo Adaptar-se ao inventário dos elementos em risco Caracterização 33’’ Passo agora ao tema da classificação e caracterização da vulnerabilidade sísmica dos elementos em risco @ Em primeiro lugar a classificação da vulnerabilidade. Esta tem que satisfazer em simultâneo três compromissos 1. Tem que ser adequada à realidade construtiva de Portugal Continental 2. Tem que ser adaptada ao inventário disponível dos elementos em risco 3. Tem também que ser adequada aos critérios dos métodos de avaliação de danos Coincidir com os critérios dos métodos de avaliação de danos

40 Mais tarde, também neste workshop a apresentação
do parque vai ser efectuada com maior detalhe.

41 Classificação da vuln. Inventário dos ER
60’’ Aqui se mostra como as classes de vulnerabilidade identificadas no parque habitacional foram enquadradas nas tipologias construtivas dos Censos 2001 Reconhece-se que 1. os edifícios antigos de alvenaria e a construção tradicional são classificados nos Censos 2001 como tendo tipo de estrutura de alvenaria sem placa ou de adobe, taipa e alvenaria de pedra solta 2. e que os edifícios posteriores ao advento do betão armado dividem-se nos Censos em 2 classes a) os com tipo de estrutura de alvenaria com placa b) e de betão armado Além do tipo de estrutura, foram identificados nos Censos outros factores de vulnerabilidade como o número de pisos e a época de construção que permitirá por exemplo dividir o BA em edifícios regulamentares e não regulamentares

42 Definição de fragilidade e vulnerabilidade sísmicas
Fragilidade sísmica de uma tipologia construtiva D  {0, 1, , ND} 58’’ Finalmente, para se compreender os métodos de avaliação de danos em edifícios é preciso ter presentes alguns conceitos: 1. A fragilidade sísmica é uma forma de caracterizar a vulnerabilidade intrínseca de uma tipologia construtiva tendo em conta as incertezas que existem na sua avaliação, nomeadamente a que decorre da generalização do modelo de um edifício para uma tipologia construtiva, e as incertezas inerente aos processos físicos relacionados com a capacidade resistente dos edifícios e com a acção sísmica. @

43 Definição de fragilidade e vulnerabilidade sísmicas
Fragilidade sísmica de uma tipologia construtiva neste slide exemplifico curvas de fragilidade de uma dada tipologia construtiva de vulnerabilidade V em que temos a probabilidade de um determinado nível de dano d ser atingido ou excedido, condicionada por um dado nível da acção sísmica.

44 Definição de fragilidade e vulnerabilidade sísmicas
Matrizes de probabilidade de dano 13’’ Uma matriz de probabilidade de dano não é mais que a função massa de probabilidade do dano D, condicionada pela intensidade I, e válida para uma dada tipologia construtiva com vulnerabilidade V @

45 Definição de fragilidade e vulnerabilidade sísmicas
Matrizes de probabilidade de dano 13’’ Uma matriz de probabilidade de dano pode ser representada segundo as linhas da matriz, para uma intensidade fixa, ou segundo as colunas para um nível de danos fixo, ressalvando que o somatório das probabilidades para uma dada intensidade deverá ser unitário.

46 Definição de fragilidade e vulnerabilidade sísmicas
Curvas de vulnerabilidade 22’’ Finalmente, uma curva de vulnerabilidade sísmica de uma dada tipologia construtiva com vulnerabilidade V, que se define como o valor esperado da variável aleatória dano ou perda condicionado pela severidade da acção sísmica.

47 Definição de fragilidade e vulnerabilidade sísmicas
Curvas de vulnerabilidade Tiedemann, 1992 Sendo um valor esperado não se tem em conta a dispersão

48 Vulnerabilidade sísmica e danos de edifícios
Mecanicista FEMA & NIBS [1999] Avaliação da vulnerabilidade sísmica Para a avaliação da vulnerabilidade sísmica e danos nos edifícios foram utilizados dois tipos de métodos: @ um método do tipo mecanicista, em que se tem em conta a resposta de um edifício

49 Método mecanicista espectro de capacidade
Deste método mecanicista será falado mais à frente neste workshop

50 Vulnerabilidade sísmica e danos de edifícios
Mecanicista FEMA & NIBS [1999] 7 classes de vulnerabilidade 84 tipologias Zuccaro & Pappa [2002] Di Pasquale & Orsini [1997] Giovinazzi & Lagomarsino [2003 e 2004] Tiedemann [1992] Avaliação da vulnerabilidade sísmica 4 classes de vulnerabilidade MSK 4 Estatísticos ou Empíricos 60’’ e quatro métodos do tipo estatístico baseados em MPD e em curvas de vulnerabilidade construídas a partir da inspecção de grandes populações de estruturas e em levantamentos de dano após os sismos @ O método mecanicista tem a vantagem de ser adaptável à de vulnerabilidade do parque em análise o que o torna mais flexível, num entanto a calibração dos parâmetros dos modelos de dano não é uma tarefa fácil Pelo contrário nos métodos estatísticos o parque deverá ser enquadrado em classes de vulnerabilidade pré-estabelecidas: em 4 classes da escala de intensidades macrossísmica MSK ou nos 15 tipos de estrutura do quadro de vulnerabilidade da escala EMS-98 7 classes de vulnerabilidade 5 classes vulnerabilidade 27 X 2 tipologias

51 Vulnerabilidade sísmica e perdas humanas
FEMA & NIBS [1999] Avaliação das perdas humanas Coburn & Spence [2002] 10’’ Também para a avaliação das perdas humanas @ foram considerados vários tipos de modelos, consentâneos com os modelos de avaliação de danos nos edifícios Estes modelos caracterizam-se por terem grande incerteza Mas ver a Emily So da Universidade de Cambridge apresentar os desenvolvimentos mais recentes nesta matéria conseguidos no projecto LESSLOSS Tiedemann [1992]

52 Organização Ciclo de gestão do risco
Risco sísmico – definição de conceitos Modelação de perdas para cenários de ocorrência Avaliação probabilística do risco sísmico Conclusões

53 Avaliação do risco sísmico
Análise probabilística da perigosidade sísmica (PSHA) acção sísmica – cenário determinístico Assim a acção sísmica pode ser caracterizada de forma probabilística. mas a acção sísmica que existe num mapa de hazard não ocorre simultâneamente portanto temos que recorrer a cenários de ocorrência determinísticos. Porém quando os elementos em risco se distribuem espacialmente por uma região extensa a variância das perdas não pode ser acumulada sem se considerar a correlação entre as perdas e opta-se por se caracterizar a acção sísmica de forma determinística através de cenários de ocorrência @

54 Risco sísmico específico
Avaliação do risco sísmico Análise probabilística da perigosidade sísmica (PSHA) acção sísmica – cenário determinístico Risco sísmico específico Risco sísmico Perdas probabilísticas Cenários de perdas Assim conhecida a perigosidade sísmica, o inventário georeferenciado dos elementos em risco @ e depois de classificada a sua vulnerabilidade e escolhidos os modelos de podemos avaliar o risco específico. @ Conhecido o valor dos elementos em risco podemos avaliar o risco absoluto Se a perigosidade for avaliada de forma probabilística temos uma avaliação probabilística das perdas. Se for avaliada de forma determinística, ou seja, para cenários de ocorrência determinísticos temos os correspondentes cenários de perdas A análise de desagregação pretende fazer a ponte entre a avaliação probabilística e a determinística Vulnerabilidade sísmica e danos Inventário georeferenciado dos elementos em risco Classificação Valorização

55 Simulador de cenários sísmicos LNECloss
Génese num projecto da ANPC para a AML Desenvolvido em linguagem de programação científica e integrado num SIG 100’’ Vou começar por falar da avaliação do risco, a partir de cenários de ocorrência e depois a avaliação probabilística. Para resolver o primeiro problema foi desenvolvido um programa de simulação de cenários sísmicos a que chamo simplesmente de simulador: @ O simulador teve a sua génese num projecto de risco do SNBPC para a AML @ foi desenvolvido em Fortran 90 e compilado como uma DLL para ser integrado num sistema de informação geográfica que inclui as bases de dados necessárias à sua operação e várias potencialidades de análise e mapeamento dos resultados

56 Simulador de cenários sísmicos LNECloss
Génese num projecto da 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 a unidade elementar de análise do Simulador é qq. freguesia de Port. Cont. @ O Simulador é assim uma ferramenta versátil: 1. pois pode ser facilmente actualizado quer em termos de métodos, dados e também de visualização e análise dos resultados 2. por estar integrada num SIG 3. e por ter sido concebido de forma modular

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 Mais do que um programa de cálculo o simulador é um ambiente O simulador tem várias potencialidades de aplicação 1. pode ser usado na de análise de risco sísmico 2. O simulador pode ser utilizado na gestão da emergência, pois conhecida a magnitude e a localização do sismo, funciona em tempo real permitindo apressar a intervenção das operações de socorro. 3. Também pode contribuir para o planeamento da emergência ou seja na preparação das acções de emergência antes de ocorrer o fenómeno Aplicações Análise do risco sísmico Gestão da emergência Planeamento da emergência

58 Simulador de cenários sísmicos LNECloss
Danos no edificado Perdas humanas Acção sísmica substracto rochoso Acção sísmica superfície Acção sísmica substracto rochoso Acção sísmica superfície Danos no edificado Perdas humanas Intensidades Macrossísmicas observadas ou avaliadas em rocha Intensidades Macrossísmicas avaliadas à superfície Censos 2001 e Censos 1991 IM / freguesia e magnitude e epicentro Isossistas Digitalização e processamento geográfico IM ER Atenuação IM Atenuação espectral Magnitude e epicentro N Efeito de solo? S IM ER Avaliação acção sísmica à superfície S Informação geotécnica Mortos Tiedemann, 1992 Modelos estatísticos de danos Tiedemann, 1992 Perdas humanas Mortos e feridos Spence, 2002 DiPasquale & Orsini, 1997 Zuccaro & Pappa, 2002 Giovinazzi & Lagomarsino, 2003 Mortos e feridos FEMA & NIBS, 1999 78’’ Actualmente o Simulador compreende 5 módulos @ estes funcionam de forma estanque e sequencial querendo com isto dizer que (i) os dados e os modelos de cada módulo podem ser actualizados independentemente (ii) E os resultados de cada módulo alimentam o módulo seguinte podendo por vezes ser armazenados evitando um novo cálculo 1. módulo da acção sísmica no substracto rochoso 2. o da acção sísmica à superfície 3. o dos danos no edificado 4. o das perdas humanas 5. e o módulo das perdas económicas Perdas económicas SSN, 1998 Modelo mecanicista de danos Perdas económicas FEMA & NIBS, 1999 Perdas económicas FEMA & NIBS, 1999 Acção sísmica espectral no substrato rochoso PGDb, PGVb, PGAb Perdas económicas Acção sísmica espectral à superfície e PGDs, PGVs, PGAs Danos no edificado Parâmetros económicos Perdas económicas

59 Acção sísmica substracto rochoso Acção sísmica superfície
Simulador de cenários sísmicos LNECloss Acção sísmica substracto rochoso Acção sísmica superfície Danos no edificado Perdas humanas Intensidades Macrossísmicas observadas ou avaliadas em rocha Intensidades Macrossísmicas observadas ou avaliadas em rocha Intensidades Macrossísmicas avaliadas à superfície Intensidades Macrossísmicas avaliadas à superfície Censos 2001 e Censos 1991 IM / freguesia e magnitude e epicentro Isossistas Digitalização e processamento geográfico IM / freguesia e magnitude e epicentro Isossistas Digitalização e processamento geográfico IM ER Atenuação IM Atenuação espectral Magnitude e epicentro DiPasquale & Orsini, 1997 Zuccaro & Pappa, 2002 Giovinazzi & Lagomarsino, 2003 Mortos e feridos Spence, 2002 Perdas económicas SSN, 1998 Perdas económicas humanas N Efeito de solo? S IM ER Avaliação acção sísmica à superfície S Informação geotécnica Mortos Tiedemann, 1992 Modelos estatísticos de danos Magnitude e epicentro Perdas económicas humanas FEMA & NIBS, 1999 Perdas económicas FEMA & NIBS, 1999 Mortos e feridos Atenuação espectral Avaliação acção sísmica à superfície S Efeito de solo? Tiedemann, 1992 Perdas humanas Mortos e feridos Spence, 2002 DiPasquale & Orsini, 1997 Zuccaro & Pappa, 2002 Giovinazzi & Lagomarsino, 2003 Mortos e feridos FEMA & NIBS, 1999 30’’ Neste slide mostram-se duas opções possíveis de simulação 1. uma em que dada uma magnitude e localização opta-se pela modelação espectral da acção sísmica é considerado o efeito dos solos opta-se por um modelo de danos mecanicista e recorre-se aos modelos de perdas humanas e económicas correspondentes @ 2. a segunda em que se escolhe uma carta de isossistas pelo que a acção sísmica já se encontra avaliada à superfície escolhe-se um modelo de danos estatístico e os respectivos modelos de perdas humanas e económicas Mais tarde o Eng. Campos Costa vai mostrar como se utiliza o Simulador sendo fornecida uma versão de demonstração desenvolvida para este workshop para a qual poderão fazer dwonload na internet Perdas económicas SSN, 1998 Modelo mecanicista de danos Perdas económicas FEMA & NIBS, 1999 Perdas económicas FEMA & NIBS, 1999 Acção sísmica espectral no substrato rochoso PGDb, PGVb, PGAb Acção sísmica espectral no substrato rochoso PGDb, PGVb, PGAb Acção sísmica espectral à superfície e PGDs, PGVs, PGAs Danos no edificado Acção sísmica espectral à superfície e PGDs, PGVs, PGAs Danos no edificado Parâmetros económicos Perdas económicas

60 Organização Ciclo de gestão do risco
Risco sísmico – definição de conceitos Modelação de perdas para cenários de ocorrência Avaliação probabilística do risco sísmico Conclusões

61 Modelação de perdas Cenários Determinísticos Modelação de perdas
Por fim os métodos para a avalição probabilística do risco sísmico Análise probabilística do risco sísmico Análise probabilística do risco sísmico

62 Modelação probabilística do risco sísmico
h Perigosidade sísmica fH(h) Probabilidade PL(L>l|d)v P(L > l | d ) H fH(h) P(D > d | h ) P(L > l | d ) P(L > l ) = dd D H dh P(L > l ) = D H Fragilidade PD(D>d|h)v P(D > d | h ) dh dd Dano 100% PD(D>d)v E(D|h)v Curva de vulnerabilidade d E(L|d)v Função de perdas 60’’ Vou agora tentar explicar graficamente a formulação matemática do risco. @ Em primeiro lugar é necessário conhecer a fdp da perigosidade sísmica. @ Para um dado nível de perigosidade é obtido um valor esperado condicional do dano sobre a curva de vulnerabilidade e como temos vários edifícios pertencentes a uma tipologia construtiva temos uma dispersão fornecida pelas curvas de fragilidade dessa tipologia. @ Integrando esta distribuição de probabilidade condicional do dano para todos os níveis de perigosidade obtém-se a distribuição de probabilidade do dano. @ A transformação do dano em risco específico é efectuada de forma análoga à transformação da perigosidade em dano. As curvas de vulnerabilidade são substituídas neste quadrante por curvas de perdas médias condicionadas por um nível de danos Perda PL(L>l)v Adaptado de Campos Costa, 2004

63 Modelação probabilística do risco sísmico
Dano 100% Fragilidade PD(D>d|h)v PD(D>d)v E(D|h)v Curva de vulnerabilidade h Perigosidade sísmica fH(h) Probabilidade Factor de Dano E(L|h) f (h) H dh 51’’O que foi feito na prática foi utilizar os factores de dano, ou seja, a razão entre o custo de reparação de um edifício num determinado estado de dano e o valor global de reposição do edifício. Estes factores de dano são utilizados para traduzir as MPDs num índice de perdas que não é mais do que um valor médio das perdas condicionado por um nível da perigosidade sísmica. @ Ou seja, estou-me a cingir à análise efectuada nestes dois quadrantes da figura anterior. @ Finalmente para obter o valor esperado das perdas é necessário integrar para todos os valores da acção e @ conhecer por isso a função densidade de probabilidade da perigosidade que provem da diferenciação dos resultados da análise probabilística da perigosidade sísmica.

64 PSHA – Modelação do risco
f(h)j 278 concelhos: 1,3×10-3 erro ajuste 6,1 × 10-2 Aqui se mostra como se usa a perigosidade sísmica na modelação probabilística do risco Para isso é preciso obter a a função densidade de probabilidade da perigosidade sísmica Para agilizar esta modelação ajustou-se uma distribuição de probabilidade conhecida, que depois foi diferenciada, à distribuição de perigosidade de cada concelho, @ neste caso a distribuição Beta @ tendo-se aliás obtido um excelente ajuste para os 278 concelhos do País

65 Indicadores de risco Absoluto Específico Económico Humano
AELR=AEL / VRPH Económico AEL AELC = AEL / NpT E(L)= E(L|H)f (h)dh H O trabalho foi extenso tendo-se utilizado diversas técnicas para a avaliação do risco. Apenas vou reportar as estimativas das perdas esperadas anuais Foram assim considerados 5 indicadores de risco sísmico: @ 1. o risco económico absoluto traduzido pelas perdas económicas anuais ou AEL @ 2. o específico traduzido pelo AEL normalizado pelo valor de reposição do parque habitacional @ 3. e também pelo AEL per capita @ 4. as perdas humanas anuais absolutas ou AED @ 5. e as perdas humanas per capita AHL AHLR= AHL / NpT Humano

66 Perdas esperadas anuais
Distribuição geográfica risco elevado risco baixo AHL AHLR 40 ‘’ Os 5 indicadores de risco referidos foram avaliados para os 278 concelhos do Continente verificando-se no caso do risco absoluto, AEL e AED, uma maior incidência nos concelhos com maior concentração urbana e no caso do risco específico uma maior incidência no Sul do País Verificando-se que o concelho em que 1. as perdas absolutas são máximas é o de Lisboa 2. e o concelho em que as perdas relativas são máximas é o de em Aljezur no Algarve AEL AELR AELC

67 Acumulação do risco sísmico
perdas esperadas anuais Acumulação do risco sísmico Existências/ Perdas Norte Centro LVT Alentejo Algarve PT VRPH [Euro x 109] 124 (40%) 69 (22%) 83 (27%) 18 (6%) 15 (5%) 310 (100%) Índivíduos [x 103] 3 668 (37%) 1 774 (18%) 3 426 (35%) 532 (5%) 390 (4%) 9 789 (100%) AEL [Euro x 106] 17 (13%) 18 (14%) 56 (42%) 19 (14%) 24 (18%) 135 (100%) AEL/PIB 2001 [%] 0,014 0,015 0,046 0,016 0,019 0,110 AELR [‰] 0,14 0,27 0,68 1,06 1,54 0,44 46’’ As perdas esperadas anuais de cada concelho foram acumuladas para as NUTS 2 e para o Continente tendo-se concluído que: 1. apesar de na região Norte se verificar cerca de 40% da exposição ER @ AELC [Euro per capita] 5 10 16 36 61 14 AHL [#] 0,2 (2%) 0,4 (3%) 5,6 (40%) 2,7 (19%) 5,2 (37%) 14,1 (100%) AHLR [‰] 0,0001 0,0002 0,0016 0,0052 0,0133 0,0014

68 Acumulação do risco sísmico
perdas esperadas anuais Acumulação do risco sísmico Existências/ Perdas Norte Centro LVT Alentejo Algarve PT VRPH [Euro x 109] 124 (40%) 69 (22%) 83 (27%) 18 (6%) 15 (5%) 310 (100%) Índivíduos [x 103] 3 668 (37%) 1 774 (18%) 3 426 (35%) 532 (5%) 390 (4%) 9 789 (100%) AEL [Euro x 106] 17 (13%) 18 (14%) 56 (42%) 19 (14%) 24 (18%) 135 (100%) AEL/PIB 2001 [%] 0,014 0,015 0,046 0,016 0,019 0,110 AELR [‰] 0,14 0,27 0,68 1,06 1,54 0,44 2. é a na região de Lisboa e Vale do Tejo que se verificam as maiores perdas económicas absolutas anuais, cerca de 40% @ AELC [Euro per capita] 5 10 16 36 61 14 AHL [#] 0,2 (2%) 0,4 (3%) 5,6 (40%) 2,7 (19%) 5,2 (37%) 14,1 (100%) AHLR [‰] 0,0001 0,0002 0,0016 0,0052 0,0133 0,0014

69 Acumulação do risco sísmico
perdas esperadas anuais Acumulação do risco sísmico Existências/ Perdas Norte Centro LVT Alentejo Algarve PT VRPH [Euro x 109] 124 (40%) 69 (22%) 83 (27%) 18 (6%) 15 (5%) 310 (100%) Índivíduos [x 103] 3 668 (37%) 1 774 (18%) 3 426 (35%) 532 (5%) 390 (4%) 9 789 (100%) AEL [Euro x 106] 17 (13%) 18 (14%) 56 (42%) 19 (14%) 24 (18%) 135 (100%) AEL/PIB 2001 [%] 0,014 0,015 0,046 0,016 0,019 0,110 AELR [‰] 0,14 0,27 0,68 1,06 1,54 0,44 3. e o Algarve eleva-se para primeiro lugar quando são analisadas as perdas económicas relativas anuais @ AELC [Euro per capita] 5 10 16 36 61 14 AHL [#] 0,2 (2%) 0,4 (3%) 5,6 (40%) 2,7 (19%) 5,2 (37%) 14,1 (100%) AHLR [‰] 0,0001 0,0002 0,0016 0,0052 0,0133 0,0014

70 Acumulação do risco sísmico
perdas esperadas anuais Acumulação do risco sísmico Existências/ Perdas Norte Centro LVT Alentejo Algarve PT VRPH [Euro x 109] 124 (40%) 69 (22%) 83 (27%) 18 (6%) 15 (5%) 310 (100%) Índivíduos [x 103] 3 668 (37%) 1 774 (18%) 3 426 (35%) 532 (5%) 390 (4%) 9 789 (100%) AEL [Euro x 106] 17 (13%) 18 (14%) 56 (42%) 19 (14%) 24 (18%) 135 (100%) AEL/PIB 2001 [%] 0,014 0,015 0,046 0,016 0,019 0,110 AELR [‰] 0,14 0,27 0,68 1,06 1,54 0,44 4. o mesmo ocorre em termos de perdas humanas absolutas que são máximas em Lisboa e Vale do Tejo e as relativas que são máximas no Algarve AELC [Euro per capita] 5 10 16 36 61 14 AHL [#] 0,2 (2%) 0,4 (3%) 5,6 (40%) 2,7 (19%) 5,2 (37%) 14,1 (100%) AHLR [‰] 0,0001 0,0002 0,0016 0,0052 0,0133 0,0014

71 Organização Ciclo de gestão do risco
Risco sísmico – definição de conceitos Modelação de perdas para cenários de ocorrência Avaliação probabilística do risco sísmico Conclusões

72 Conclusões Risco sísmico específico cresce do norte para sul
Algarve maiores AELR, AELC e AHLR devido perigosidade elevada Risco sísmico específico cresce do norte para sul 2. O risco sísmico específico cresce sempre do norte para o sul do território Continental, independentemente das perdas analisadas serem económicas ou humanas, salientando‑se a região do Algarve com valores destacados de AELR, AELC e AEDR, relativamente às restantes NUTS II.

73 Conclusões Risco sísmico específico cresce do norte para sul
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 de morte nas NUTS II = Norte e Centro é muito reduzido As regiões do Barlavento Algarvio, devido à sua perigosidade elevada, e as regiões do Baixo Alentejo e sul do Litoral Alentejano, devido às suas perigosidade e vulnerabilidade elevadas são as regiões de maior risco específico do 3. 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 A região de maior risco sísmico absoluto é a de Lisboa e Vale do Tejo e dentro dela Área Metropolitana de Lisboa devido principalmente à sua exposição elevada

75 Conclusões Lisboa e Vale do Tejo maior risco sísmico absoluto
AML maiores AEL devido à exposição elevada 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) O número reduzido de mortes ocorridas em Portugal Continental no século XX poderá explicar a baixa percepção do risco destes fenómenos naturais. No entanto concluiu-se neste estudo que o valor esperado anual de vítimas mortais em Portugal Continental é mais de 20 vezes superior ao das perdas anualizadas neste território no século XX.


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