Evaluación del riesgo sísmico

Todo gran proyecto de infraestructura debe considerar los peligros potenciales específicos del sitio: por ejemplo, deslizamientos de tierra para carreteras; el impacto ambiental de las instalaciones de generación de energía; carga de viento para edificios. Terremotos son un peligro para estos y muchos otros activos, incluyendo presas, centrales nucleares, tuberías de recursos y centros de datos críticos.

¿Dónde puedo obtener una evaluación de riesgos sísmicos para una revisión de seguridad de una presa?

El Centro de Investigación Sismología (SRC) elabora periódicamente evaluaciones de riesgo sísmico para presas australianas. En 2019 ANCOLD publicó las Directrices para el diseño de Presas y estructuras anexas para terremotos, con el fin de proporcionar datos y herramientas que faciliten la revisión de seguridad de presas existentes, nuevas o modernizadas. El riesgo sísmico es una ciencia compleja que implica numerosas fuentes de incertidumbre. El equipo de riesgo sísmico SRC emplea diversos enfoques y herramientas para abordar y cuantificar la incertidumbre inherente al trabajo en este ámbito.

Nuestro enfoque preferido consiste principalmente en aplicar la metodología de Evaluación Probabilística del Peligro Sísmico (PSHA), pero también se pueden considerar elementos de la Evaluación Determinista del Peligro (DSHA) según la categoría de consecuencias de la presa y la proximidad de cualquier fuente de falla designada como activa. Cuando un análisis estático de la presa es suficiente, los resultados de nuestra evaluación estándar están orientados a proporcionar todos los datos necesarios para el análisis de ingeniería. Los resultados estándar son principalmente estimaciones de recurrencia de la aceleración máxima del terreno (PGA) y valores de Espectros Uniformes de Respuesta al Peligro (UHRS) para un rango de valores de Probabilidad Anual de Excedencia (AEP). Para sitios específicos, pueden ser necesarios análisis adicionales, como efectos topográficos/de pendiente, coeficientes de amortiguamiento múltiples y análisis de sensibilidad complejos.

Para el análisis dinámico de una estructura, se pueden generar conjuntos de registros de historia temporal a partir de grabaciones de movimientos sísmicos intensos de terremotos reales, escalados a una medida de intensidad de peligro que corresponde a un Terremoto de Base Operativa (OBE) o a un Terremoto de Evaluación de Seguridad (SEE). El espectro objetivo puede ser un UHRS o un conjunto de espectros de media condicional (CMS), dependiendo de diversos factores.

Además de realizar evaluaciones de riesgo sísmico (SHA) específicas para presas, presas de relaves e instalaciones de almacenamiento de relaves, el SRC también ha realizado evaluaciones similares para sistemas hidroeléctricos de bombeo, puentes, plataformas de petróleo y gas en tierra y mar adentro y plantas de procesamiento relacionadas, presas de cenizas, sitios culturales e históricos sensibles, carreteras, tuberías, hospitales y edificios altos o de otra índole significativa. Para cualquier infraestructura crítica que deba diseñarse para resistir fuertes movimientos sísmicos, el SRC puede asesorar sobre el nivel de sacudida del suelo que se puede esperar.

El coste de realizar una evaluación de riesgos sísmicos puede variar enormemente en función del alcance de los trabajos, desde decenas de miles de dólares para una evaluación básica hasta cientos de miles de dólares para proyectos en múltiples emplazamientos o evaluaciones de riesgos múltiples.

¿En qué se diferencia una evaluación de riesgo sísmico específica para un sitio de una Evaluación Nacional de Riesgo Sísmico?

Las evaluaciones de peligro sísmico específicas del sitio (SSHA) difieren principalmente de las evaluaciones de peligro sísmico regionales o nacionales (NSHA) en cuanto a la escala y el nivel de detalle involucrados. Las NSHA implican necesariamente un enfoque más general para la derivación de los datos de entrada de la evaluación de peligro sísmico específica del sitio (PSHA), como la cuantificación de la recurrencia de la magnitud del modelo de fuente sísmica (tasas de actividad y valores b), las condiciones locales del sitio, etc. Una evaluación específica del sitio a menudo implicará la producción de un catálogo de terremotos del área del proyecto, la derivación de un modelo de recurrencia de terremotos a pequeña escala para el sitio en cuestión, e incluirá investigaciones sobre la neotectónica y la geología del sitio. Esto considera las condiciones locales del sitio, incluidos el tipo suelo o roca y los factores topográficos que pueden modificar las amplitudes de las ondas sísmicas.

Aunque tanto la NSHA como la SSHA siguen metodologías similares, es perfectamente válido que las estimaciones específicas de cada sitio varíen con respecto a los resultados de riesgo a escala regional. Sin embargo, estas diferencias deben explicarse en función de la selección y justificación de los datos utilizados. Consideramos que la NSHA sirve como referencia para establecer metodologías de buenas prácticas y como indicador de la razonabilidad de las estimaciones de riesgo específicas de cada sitio.

¿Qué implica una evaluación de riesgos sísmicos específica para un sitio?

Varios autores han descrito los procesos esenciales para la elaboración de un PSHA para estructuras críticas, entre ellos USNRG (2018), ANCOLD (2019), Baker et al. (2021) y Bommer (2022). En última instancia, lo que se incluye en cualquier evaluación de peligro sísmico debe ser apropiado para la estructura a la que se refiere y los resultados necesarios para un análisis adecuado de dicha estructura. Incluso en nuestra sociedad actual, reacia al riesgo, dedicar el mismo esfuerzo a elaborar un SHA para una estructura con una vida útil limitada y una pequeña población en riesgo que el que se dedicaría a la investigación de una instalación nuclear o un depósito de residuos, no constituye una asignación eficiente de recursos. Para muchas estructuras, el uso de códigos de construcción locales o evaluaciones de peligro sísmico a nivel nacional/regional puede ser un enfoque aceptable, siempre que se entienda que, en ciertas ubicaciones, las evaluaciones de peligro pueden subestimarse o ser excesivamente conservadoras, dependiendo de las suposiciones de entrada.

Las evaluaciones de riesgo sísmico específicas para cada sitio deben adoptar un enfoque personalizado, en lugar de un enfoque estandarizado, e incluirán necesariamente diferentes aspectos de la evaluación de riesgo sísmico, como la evaluación probabilística del riesgo desplazamiento de fallas, la amplificación topográfica o los efectos específicos del sitio, así como diferentes resultados según cada caso.

¿Es diferente una Evaluación de Riesgos Desplazamiento de Fallas Probabilísticas (PSHA)?

En 1976 el SRC llevó a cabo su primera Evaluación Probabilística de Peligro Sísmico (PSHA, por sus siglas en inglés) para un tanque de almacenamiento de gas natural licuado ubicado cerca de Dandenong. Dicho estudio, al igual que todos los estudios PSHA, investigó principalmente el peligro primario asociado a terremotos, es decir, el fuerte movimiento del suelo. Además del fuerte movimiento del suelo, existen peligros secundarios derivados de terremotos como la ruptura de la superficie, tsunamis, licuefacción, deslizamientos de tierra, seiches, inundaciones, incendios y otros.

Una Evaluación Probabilística de Peligros Desplazamiento Fallas (PFDHA) utiliza una metodología similar a la de una PSHA para cuantificar el peligro derivado del desplazamiento superficial de una falla. Esto suele ser de particular importancia para estructuras lineales como tuberías, ferrocarriles y carreteras. Ambos enfoques utilizan modelos de recurrencia o ruptura sísmica: la PSHA utiliza modelos de movimiento del suelo para cuantificar la magnitud de la sacudida del suelo en diferentes ubicaciones; mientras que la PFDHA utiliza modelos de ruptura del suelo para cuantificar la probabilidad y la extensión de la ruptura primaria y dispersa en diferentes ubicaciones.

En 2017 el SRC llevó a cabo su primer PFDHA, que consideró únicamente la ruptura de falla primaria para un oleoducto de relaves en Papúa Nueva Guinea. Ahora, incluimos sistemáticamente tanto el riesgo de ruptura primaria como el de ruptura dispersa en estos estudios. Si tiene preguntas sobre las evaluaciones de riesgo sísmico, póngase en contacto con nuestro equipo.