Evaluación del riesgo sísmico en el centro histórico de la ciudad del Cusco

Abstract

Los estudios de vulnerabilidad sísmica, tienen mucha importancia para la toma de decisiones en los planes de reducción y mitigación de los desastres por causas naturales. En la actualidad se recurre normalmente a la simulación de escenarios sísmicos aplicados a determinadas zonas de interés. La presente tesis, considera al Centro Histórico de la Ciudad del Cusco, como una zona de mucho interés para el estudio de los posibles efectos en caso de ocurrir sismos. Estos escenarios sísmicos, se caracterizan con aceleraciones máximas en roca, y son determinadas a partir de los estudios previos de Aguilar y Gamarra (2009) y del uso del modelo de Poisson con el uso del programa Crisis (Ordaz, 2007). Se considera al Riesgo Sísmico, como la convulación entre la vulnerabilidad y el peligro Sísmico. Partiendo de este concepto, se evalúa inicialmente la vulnerabilidad sísmica de las edificaciones, con el método del Índice de vulnerabilidad. Este método planteado en 1984 por Benedetti y Petrini, toma once parámetros básicos, para definir el grado de vulnerabilidad de una edificación. Cada parámetro tiene una calificación de calidad de A, B, C o D con un marcador numérico equivalente y cada parámetro se le atribuye un factor de peso para reflejar la importancia en el comportamiento global de la estructura. El Índice de Vulnerabilidad varía en una escala normalizada de 1 a100 y es adaptado convenientemente para la evaluación de edificaciones en la Ciudad del Cusco. La discretización del conjunto estudiado de acuerdo al índice de Vulnerabilidad, permite emplear funciones que realacionen el nivel de daño ante un sismo con los índices de cada edificación. Para lo cual se han clasificado las edificaciones de acuerdo al sistema estructural en Adobe, Albañilería Confinada y Concreto Armado. Los niveles de daño que podrían alcanzar en los escenarios sísmicos hipotéticos, se evalúan con herramientas como: El levantamiento de daños realizados despues del sismo de 1986 (Aparicio y Marmanillo, 1989), uso del modelo adaptado de Lang (2005) y uso del modelo adaptado de Miranda (1997). Para tener una base de datos adecuada, se ha realizado el levantamiento estructural de 2136 edificaciones, mediante visitas domiciliarias, imágenes de cámaras aéreas (drones) uso del Google earth, planos individuales y de catastro. Se han extraído asi, datos necesarios para la generación aleatoria de edificaciones con el método de Montecarlo y poder generar funciones de vulnerabilidad para sismos hipotéticos. Se hace énfasis en el comportamiento de las edificaciones de adobe, mediante la calibración de los factores de importancia del Método del Índice de Vulnerabilidad,en el análisis del movimiento en el plano para los muros portantes y fuera del plano para los muros no portantes, planteando funciones de vulnerabilidad envolventes como resultado de la superposición de las funciones obtenidas en ambas direcciones. La presentación de los resultados se realiza en el programa Arc Gis con mapas de distribución de daño en los tres escenarios hipotéticos de peligro sísmico. En los capítulos V y VI se muestran los resultados del índice de vulnerabilidad y del Riego Sísmico.

The studies of seismic vulnerability are very important for the decision making in the plans of reduction and mitigation of natural disasters. Currently, simulation of seismic scenarios appied to specific areas of interest is usually used. This thesis, considers the Historical Center of the City of Cusco, as an area of great interest for the study of the possible effects in case of earthquakes occur. These seismic scenarios are charecterized by maximun acceleations in rock, and are determined from the previous studies of Aguilar and Gamarra (2009) and the use of the Poisson model with the use of the Crisis program (Ordaz, 2007). Seismic Risk is considered as the convolution between vulnerability and seismic hazard. Based on this concept, the seismic vulnerability of buildings is initially evaluated, using the vulnerability index method. This method, proposed in 1984 by Benedetti and Petrini, talkes eleven basic parameters to define the degree of vulnerability of a building. Each parameter has a quality rating of A, B, C or D with an equivalent numerical marker and each parameter is assigned a weight factor to reflect the importance in the overall behavior of the structure. The Vulnerability Index varies in a normalized scale from 1 to 100 and is conveniently adapted for the evaluation of buildings in the City of Cusco. The discretizacion of the studied set according to the Vulnerability Index allows the use of functions that relate the level of damage to an eartquake with the indices of each building. For which the buildings have been classified according to the structural system in Adobe, Confined Masonry and Reinforced Concrete. The levels of damage that could be achieved in the hypothetical seismic scenarios are evaluated with tools such as: The damage survey carried out after the 1986 earthquake (Aparicio and Marmanillo, 1989), use of Lang's adapted model (2005) and use of the model adapted from Miranda (1997). In order to have and adequate database, the structural survey of 2136 buildings has been carried out, by means of home visist, aerial camera images (drones) using the Google earth, individual and cadastre plans. We have thus extracted data necessary for the random generation of building with the Montecarlo method and be able to generate vulnerability funtions for hypothetical earthquakes. Emphasis is placed on the behavior of the adobe buildings, by means of the calibration of the factors of importance of the Vulnerability Index Method, in the analysis of the movement in the plane for the bearing walls and outh of the plane for the non-bearing walls, proposing enveloping vulnerability functions envelopes as a result of the superposition of the functions obtained in both directions. The presentation of results is done in the Arc Gis program with damage distribution maps in the three hypothetical seismic hazard acenarios. Chapter V and VI show the results of the vulnerability index and seismic risk.