Estudios de peligrosidad sísmica

Estudios de peligro sísmico

La peligrosidad sísmica se define, para una localización geográfica determinada (emplazamiento de estudio), como la probabilidad de que en ese lugar se produzca un evento sísmico de intensidad superior a un cierto nivel en un periodo de retorno dado.

La metodología para el cálculo de la peligrosidad sísmica pasa por establecer, en primer lugar, un catálogo sísmico de la zona que se quiere caracterizar.

Este trabajo es importante y delicado debido a que requiere filtrar los datos con objeto de eliminar los eventos sísmicos que pueden interferir con el estudio y homogeneizar datos recogidos en distintos periodos históricos.

La peligrosidad sísmica puede estimarse mediante parámetros máximos como la aceleración, velocidad o desplazamiento. Se denominan correlativamente por sus siglas en ingles: PGA (Peak ground acceleration), PGD (Peak ground velocity) y PGD (Peak ground desplacement) aunque de ellos, el más extendido es el de PGA o aceleración pico de las partículas.

Normalmente se pueden distinguir dos tipos de estudios para determinar la peligrosidad sísmica:

Estudios sísmicos deterministas

Los estudios deterministas se inician con la hipótesis de que los próximos terremotos ocurrirán de la misma manera a como ya ocurrieron en el pasado y llevan, por tanto, a la determinación de los parámetros máximos empleados para su representación.

Con ellos se consigue cuantificar la magnitud o intensidad máxima de un sitio, la cual se interpreta como el mayor valor de magnitud o intensidad que se dará en ese lugar Permiten, por tanto, determinar una intensidad o magnitud máxima esperada en el emplazamiento como resultado de la ocurrencia de un sismo en los alrededores.

Estudios sísmicos probabilistas

Los estudios probabilistas estiman a partir de la información existente, las relaciones de ocurrencia de terremotos así como las relaciones de probabilidad de relaciones de ocurrencia de sismos en una zona a partir de la información existente (catálogos sísmicos) y de las funciones de probabilidad de los parámetros estudiados.

Las relaciones de probabilidad permiten determinar para cada parámetro sísmico estudiado una probabilidad anual de excedencia o periodo de retorno.

A continuación, en la siguiente figura se muestran los métodos deterministas y probabilistas para un informe de Peligro Sísmico.

Croquis de estudio determinista y estudio probabilista. Imagen tomada de Benito B. y Jiménez M. W. 1999.

Por ejemplo, para la elaboración de los mapas de Peligrosidad sísmica de España se partió del catálogo sísmico del IGN, que contiene del orden de 63 000 sismos registrados.

Éste se ha filtrado, eliminando los sismos de hipocentro más profundo de 65 km, porque no afectan a la peligrosidad sísmica (lo cual reduce el número de sismos a 53 000), eliminando los terremotos de magnitud o intensidad reducida que no se consideran peligrosos, lo cual deja el número de sismos en 10 350 y eliminando finalmente las réplicas, sismos premonitorios y otras agrupaciones, quedando el número final de sismos considerados en 6 999.

Además se han homogeneizado los datos del catálogo que estaban expresados originalmente en términos de intensidad o en términos de distintas expresiones de la magnitud, definiendo relaciones de equivalencia entre éstos y la magnitud momento Mw.

Una vez establecido el catálogo, se analizan las fuentes sismogénicas, definiendo zonas sismogénicas e identificando fallas activas.

Las zonas sismogénicas corresponden a áreas dentro de las cuales se supone que el potencial sísmico es uniforme tanto espacial como temporalmente. A cada zona se le puede asignar, a partir del catálogo sísmico, el número N_Mw de terremotos registrados de magnitud mayor o igual que un valor Mw dado, por ejemplo, de acuerdo con una distribución exponencial de magnitudes de tipo Gutenberg-Richter conforme a la expresión:

lnN_Mw=α-β·M_w

donde α y β son parámetros que se ajustan a partir de los sismos registrados, aplicando a dichos parámetros un tratamiento estadístico que tiene en cuenta las incertidumbres involucradas en el ajuste.

La tasa anual de recurrencia del sismo se obtiene dividiendo el número de eventos N_Mw por número de años que cubre el catálogo.

Conocidas las fuentes se establece un modelo de predicción del movimiento fuerte que permite estimar el movimiento del suelo en un emplazamiento dado a partir de la magnitud del sismo, la distancia fuente-emplazamiento y otras variables (mecanismo focal, tipo de suelo en el emplazamiento).

A partir de la información anterior, se puede calcular en un emplazamiento dado y para cada fuente sismogénica, la probabilidad de que una magnitud dada (aceleración de pico o aceleración espectral) exceda un valor determinado, sumando las probabilidades asociadas a cada una de las fuentes consideradas.

Dichos estudios son muy empleados en grandes obras de ingeniería como centrales nucleares, grandes presas, puentes o edificios estratégicos o importantes vías de transporte.

Para la determinación y evaluación de la peligrosidad sísmica es necesario conocer la sísmicidad del área, al menos en 200 km alrededor del área de estudio y las leyes de atenuación sísmica regional que rigen el área y que reducen la energía producidad por el terremoto desde el foco o hipocentro hasta el área de interés.

Por último se muestra el concepto de riesgo sísmico que es ligeramente distinto al de peligro sísmico.

Riesgo sísmico

El riesgo sísmico es un término que engloba distintos conceptos, incluyendo la peligrosidad sísmica, los efectos locales de amplificación de las ondas sísmicas, por ejemplo la licuefacción de suelos, la vulnerabilidad de las construcciones frente a un evento sísmico y la existencia de habitantes y bienes que puedan resultar afectados.

Si la peligrosidad se define como una medida de probabilidad de alcanzar y sobrepasar determinada intensidad, el riesgo sísmico se define como una medida de probabilidad de que se produzca un determinado nivel de pérdidas económicas y sociales (número de damnificados, coste de la reparación sobre el coste total de la obra, pérdida de valor de la obra, etc.).

Recuerda que puedes calcular la aceleración sísmica según la norma NCSE-02 en el enlace anterior.