Modelao de perdas e avaliao do risco ssmico

Modelação de perdas e avaliação do risco sísmico Maria Luísa Sousa Workshop projecto LESSLOSS – SP 10 – 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

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

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

Ciclo de gestão do risco Avaliação

Ciclo de gestão do risco Avaliação Estratégias exequíveis

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

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

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

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

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

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

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

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

Risco sísmico, R H V E R

Risco sísmico, R H V E R

Análise probabilística da perigosidade sísmica (PSHA)

Análise probabilística da perigosidade sísmica (PSHA) n Modelo de Cornell [1968] TPT:

PSHA < Catálogo sísmico e zonas de geração

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

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

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

PSHA < Leis de atenuação - P(H>h|m, r) P(I>I 0|m=8. 5, r=400) P(I>I 0|m=7. 1, r=300) P(H>h|m, r) ~ Gaussiana

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

PSHA < Lei de Gutenberg-Richter - f. M(m) fdp da Lei de Gutenberg-Richter truncada superiormente f. M(m)

PSHA < Lei de Gutenberg-Richter - f. M(m) Lei de Gutenberg-Richter b=-0, 7 log. N(m)k = ak + bk m b=-1, 2

PSHA < Lei de Gutenberg-Richter - f. M(m) Lei de Gutenberg-Richter log. N(m)k = ak + bk m

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

PSHA < Distribuição da distância- f. R(r) local f. R(r) zona k

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

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

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

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

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

Análise probabilística da perigosidade sísmica (PSHA) 95 475 975

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

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

Factores de vulnerabilidade Época de construção Antes de 1919 - 1945 1946 - 1960 1961 - 1970 1971 -80 - 1980 18% Tipo de estrutura Nº de pavimentos BA 1 41%ACP ASP 1981 - 1985 1986 - 1990 ATAPS 1991 - 1995 1996 - 2001 Outros 46% 22 3 4 5 a 7 8 a 15 + de 15

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

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

Classificação do parque habitacional Parque habitacional Edifícios antigos de alvenaria e construção tradicional Edifícios antigos de alvenaria (urbanos) Edifícios posteriores ao BA Alvenaria com elementos de BA BA

Classificação da vuln. Inventário dos ER Parque habitacional Edifícios antigos de alvenaria ASP +e construção ATAPS tradicional Edifícios ASP antigos de + alvenaria (urbanos) ATAPS Edifícios posteriores ACP + BA ao BA Alvenaria com ACPde BA elementos BA BA

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

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

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

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

Definição de fragilidade e vulnerabilidade sísmicas n Curvas de vulnerabilidade

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Modelação probabilística do risco sísmico P(L > l ) = ) P(D > d | h ) f. H(h) dh dd ∫∫P(L > l | d ∫ DH H Dano Fragilidade PD(D>d|h)v 100% PL(L>l|d)v PD(D>d)v d E(D|h)v E(L|d)v Curva de vulnerabilidade Função de perdas h Perda f. H(h) PL(L>l)v Adaptado de Campos Costa, 2004 Probabilidade Perigosidade sísmica

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

PSHA – Modelação do risco f(h)j 278 concelhos: 1, 3× 10 -3 ≤ erro ajuste ≤ 6, 1 × 10 -2

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

Perdas esperadas anuais <Distribuição geográfica risco elevado risco baixo AHL AELR AELC AHLR

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

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

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

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

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

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

Conclusões n Risco sísmico específico cresce do norte para sul o o 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 n Risco de morte nas NUTS II = Norte e Centro é muito reduzido

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

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