Presentación de PowerPoint - ADOC – AC · 2018. 9. 18. · • El peligro sísmico en México...
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Dr. Víctor Manuel Cruz Atienza
Investigador - SismólogoInstituto de Geofísica, UNAM
XV Congreso ADOC – Colegio de Arquitectos de la Ciudad de México8 de septiembre de 2018
¿Qué ocurrió el 19 de septiembre de 2017 y hacia dónde debemos transitar para evitar nuevos desastres?
Los desastres son una construcción social
• Los desastres por causas naturales son una construcción social.
• Son el resultado de las decisiones que toma una sociedad y, notablemente, su gobierno.
• El peligro sísmico en México será siempre grande.
• El riesgo, y por lo tanto sus consecuencias, tendrán el tamaño que el gobierno disponga.
• La prevención es la única estrategia para reducir nuestra vulnerabilidad ante la amenaza sísmica y, por ende, los desastres.
Una Política de Prevención
Conocimiento de la amenaza natural
(Cuantificación del peligro sísmico y por tsunami)
Reglamentos de construcción
sismoresistente
Medidas preventivas derivadas:
Sistema de alertamiento
temprano
Protocolos oficiales de
protección civil
Punto de partida:
Educación de la sociedad
civil
Apego irrestricto al reglamento de construcción al edificar
Responsabilidad de los geocientíficos
Planeación urbana integral para la gestión del riesgo
Responsabilidad de los arquitectos
Sismicidad en México
Kostoglodov and Pacheco, 1999
Sismicidad en México
More than 15,000 deaths in Mexico city
M8.0 Michoacan Earthquake of September 19, 1985
6
7:35 del 19 de septiembre de 1985, Ciudad de México
Nuevo León building, Tlatelolco, Mexico city
Amplification of Seismic Waves
M8.0 Earthquake of September 19, 1985
7
Nuevo León building, Tlatelolco, Mexico city
Singh et al., 1988
Seismograms from the Copala
earthquake, Guerrero, 1995, M7.4
Accelerometric Network with ~100 stations
Lake-Bed Zone Amplification in the Valley of Mexico
• The soil of the valley is
clasified into three
geotechnical zones
• Amplification factors in
the lake-bed zone with
respect to hard-rock sites
range from 20 to 50 (0.2
< f < 0.7 Hz)
Lake-Bed Transition
Hard-Rock
Regional Amplification in the Valley of Mexico
Absolute amplification in the lakebed zone of 200 - 500 between 0.2 and 0.7 Hz with respect to hard rock site out of the valley
Hard rock sites amplification (Singh et al., 1995)
s
Singh et al., 1988
Inter- vs. Intra-Plate Mexican Earthquakes
Singh et al., 2018
Mw7.1
The Mw7.1 Earthquake of September 19th, 2017
• Intermediate-depth (57 km) intraslab normal-faulting
• 114 km south of Mexico City
• 44 building collapsed (1 to 10 stories) and 371 damaged and seriously damaged in Mexico City
• 369 dead people (228 in MC)
• Highest PGA ever recorded at hard-rock (UNAM site) in Mexico City with 57.1 gal (twice the 1985 earthquake)
Location of Damages and Geotechnical Soil Conditions
Geotechnical soil classificationCollapsed buildings and Dominant Periods
Hard Rock
Transition
Lake-bedDamage belt in transition
zone
Cruz-Atienza et al., 2017
Concept of Response Spectra
Input ground shaking
T1
T2
Resonant periods: T1 > T2
• The response spectra approximates the acceleration experienced by buildings with different resonant periods.
• The resonant period increases as 0.1 s per building level (rule of thumb).
Tall building
Small building
Buildings Seismic Forces: 1985 vs. 2017 Earthquakes
Cruz-Atienza et al., 2017
Hard Rock
Lake-Bed
The 2017 event threatened smaller buildings (< 12 stories) than the 1985 event, which mainly damaged tall structures (> 15 stories)
Distribution of Damages in Mexico City (2017 vs. 1985)
September 19th, 2017
September 19th, 1985
Courtesy of E. Reinoso et al., 2018
2-3 s Response Spectra (5% Structural Damping)
No good correlation with collapsed
buildings
74 strong motion records in the Valley of Mexico (RACM+RSVM)
SAmax = 430 gal
Damage belt
1-2 s Response Spectra (5% Structural Damping)
Good correlation with collapsed buildings
Strongest ground shaking
74 strong motion records in the Valley of Mexico (RACM+RSVM)
SAmax = 560 gal
Damage belt
Extreme and Complex Ground Motion Pattern
• Maximum SA ( > 950 gal) at 1.3 s (> 15 times larger than at hard-rock)
• Diffracted Rayleigh and Love waves in the basin edges with very large amplitudes
• The 3D basin structure plays a major role in the actual seismic response
Response Spectra (hard-rock vs. lake-bed) Particle Motion Polarization at 1.3 s
> 950 gal at 1.3 s
140 gal at 0.3 s
Hard-rock
Lake-bedTransition
830 gal at 1.3 s
590 gal at 1.8 s
580 gal at 1.5 s
Nonstructured tetrahedral mesh of central Mexico from tomographic model including the TMVB and the sedimentary basin of the Valley of Mexico.
Cross-Section of the Basin and the TMVB
10 m depth basin section
(m/s)
Fault plane
Simulation domain size: 260 x 150 x 80 km
(m/s)
• GEODG3D Discontinuous Galerkin earthquake simulator (Etienne et al., 2010; Tago et al., 2012; Cruz-Atienza et al., 2016)
• hp-Adaptative elastodynamic-equations 3D solver with intrinsic attenuation and finite source description (kinematic and dynamic)
• Tetrahedral mesh with 27.5 million elements (48 hr in 512 processors of the UNAM supercomputer Miztli)
Finite Source Model and Synthetics at CU
Final Slip (m) and Rupture Time Contours (s)
1
1
2
2
2
3
3
3
4
4
4
45
5
5
5
6
6
6
7
7
7
7
78
8
8
899
10
10
11
11
12
12
13
13
14
14
10 20 30 40
Strike (km)
5
10
15
20
25
Dip
(km
)
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
Static Stress Drop (MPa)
10 20 30 40
Strike (km)
5
10
15
20
25
Dip
(km
)
-5
0
5
10
Peak Slip Rate (m/s) and Rupture Time Contours (s)
11
2
2
3
3
3
4
4
4
4 5
55
56
66
6
77
7
7
7
78
8
88
8
899
9
9
10
10
11
11
12
12
13
13
14
14
15
15
16
0 10 20 30 40 50
Strike (km)
0
5
10
15
20
25
30
Dip
(km
)
0
1
2
3
4
5
6
7
Rise Times (s)
0 10 20 30 40 50
Strike (km)
0
5
10
15
20
25
30
Dip
(km
)
1.5
2
2.5
3
3.5
10 -1 10 0
Hz
10 -2
10 -1
10 0
10 1
10 2
A(f
), c
m
NS Displacement Fourier Amplitude at CUP
NS
Observed
Synthetic
0 20 40 60 80 100 120
Time (s)
-4
-2
0
2
4
6
cm
0.04 > f > 1 Hz
10 -1 10 0
Hz
10 -2
10 -1
10 0
10 1
10 2
A(f
), c
m
NS Displacement Fourier Amplitude at CUP
NS
Observed
Synthetic
0 20 40 60 80 100 120
Time (s)
-4
-2
0
2
4
6
cm
0.04 > f > 1 Hz
NS component at UNAM Hard-Rock
Synthetic vs. Observed Spectral Accelerations with 5% Structural Damping (2-3 s average)
Synthetic Observed
• Good spatial correlation between the model and the actual basin response
• Motion underestimation of a factor two for frequencies higher than 0.5 Hz
Synthetic vs. Observed Spectral Accelerations with 5% Structural Damping (1-2 s average)
Synthetic Observed
• Good spatial correlation between the model and the actual basin response
• Motion underestimation of a factor two for frequencies higher than 0.5 Hz
Collapsed Buildings vs. Observed and Synthetic SAs
Profile Projection
• Collapsed buildings correlate with the maxima of observed and synthetic SA adjacent to the basin edge.
Induced/Transduced Fundamental Modes at the Basin Edges
Cruz-Atienza et al., 2016
Basin Profile
Strongamplification
Surface waves fundamental modes propagate from the basin edges and dominates the ground motion close to them.
Conclusions of the Seismic Response in Mexico City
• Damages in Mexico City concentrated along a ~6 km width basin-edge-parallel belt on top of the soil transition zone between hard-rock and the lake-bed sediments.
• Strong correlation of damages and the maximum spectral accelerations between 1 and 2 s.
• Basin-transduced and -induced surface-waves fundamental modes dominates the ground motion close to the basin edge and are likely to had produced the devastation.
• Constructive interference (resonances) of short period waves inside the basin wedge may also contribute to the extreme ground motion nearby the basin edge.
Reflexiones Finales
• Los desastres NO son una fatalidad. Si el gobierno de la República toma las decisiones correctas, éstos no ocurrirían nuevamente.
• Se deben destinar todos los fondos necesarios a los sismólogos mexicanos para estimar el peligro sísmico y diseñar métodos para el alertamiento temprano.
• Se deben destinar todos los fondos necesarios para construir una cultura de prevención (e.g. alertamiento temprano, códigos de construcción a nivel nacional, construcción en apego al reglamento, protocolos de protección civil, educación, etc.)
Reflexiones Finales
• Alerta sísmica temprana: existe un vacío legal muy preocupante que es necesario atender con celeridad.
• El gobierno federal debe asumir a la brevedad posible la rectoría y la responsabilidad de dicho alertamiento a nivel nacional.
• Al ser un problema de seguridad nacional, éste debe ser un sistema único a nivel nacional en el que todas las decisiones las tome un comité interdisciplinario de expertos.
• Falta de observancia para el cumplimiento cabal del reglamento de construcción en la Ciudad de México.
Por su atención, muchas gracias
El Suelo de la Ciudad de México
Sismo de 1985 vs. Sismo de 2017
Suel
o F
irm
eSu
elo
Bla
nd
o
Propagación de Ondas Sísmicas en el Valle de México
Simulación computacional realizada en la UNAM (Cruz-Atienza et al., Nature – Scientifc Reports, 2016)
¿Dónde ocurrieron los daños?
Zonificación geotécnica del subsueloEdificios colapsados y propiedades del suelo
¿Por qué los daños se concentraron en ciertas zonas de la ciudad?
Sistema automático SAPS-II-UNAM para la
identificación temprana de zonas potencialmente afectadas por un sismo.
Características del Movimiento del Suelo
Duración del movimientoAceleraciones en edificios
de 10 a 12 plantasS Gal
Registros sísmicos de la RACM del CIRES
Aceleraciones Experimentadas por los Edificios
Edificios de 5 a 7 plantasEdificios de 15 a 17 plantas
(en 1985 se alcanzaron los 750 gal)Gal Gal
Registros sísmicos de la RACM del CIRES
Investigaciones Actuales para la Prevención
• Proyecto SATREPS de colaboración con Japón (UNAM, SRE, CENAPRED).
• Red sismogeodésica anfibia en la brecha sísmica de Guerrero.
• Reducción del riesgo por terremoto y tsunami a través de escenarios plausibles.
El gobierno debe apoyar esta iniciativaRed sísmica anfibia
Red geodésica anfibia
• Proyecto SATREPS de colaboración con Japón (UNAM, SRE, CENAPRED).
• Instrumentación marina para cuantificar el potencial sísmico y tsunamigénico de la brecha sísmica de Guerrero para la reducción del riesgo.
Investigaciones Actuales para la Prevención
Planeador de Olas
SATREPS
UNAM
CONACyT
6.7 Millones de Dólares
Japón
México
• La instalación de una red submarina cableada frente a las costas del Pacífico mexicano.
• El alertamiento temprano de terremotos y tsunamis.
• La instalación de una red densa de GPS en la costa para el alertamiento de tsunamis.
Investigaciones Futuras para la Prevención
Red cableada de instrumentos de fondo marino en Japón para el alertamiento temprano.
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