Cálculo probabilista da perigosidade sísmica

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Antônia Candal Castelo
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1 Cálculo probabilista da perigosidade sísmica Susana Vilanova Lisboa, 1755 Núcleo de Engenharia Sísmica e Sismologia, ICIST, Instituto Superior Técnico

2 Sismos: características e efeitos Características: Epicentro longitude latitude profundidade Magnitudes: mb, Ms, Ml Área de ruptura Deslocamento Momento sísmico M0=µAd Magnitude de momento M=2/3M Loma Prieta, 1989, M6.9

3 Sismos: características e efeitos Efeitos no local: Movimentos do solo: aceleração, velocidade, deslocamento, duração; Medidas usadas em engenharia: valores de pico, aceleração espectral Intensidade: medida empírica baseada em descrições Outros efeitos: liquefacção, deslizamentos de terra; Loma Prieta, 1989, M6.9

Sismicidade em Portugal Enquadramento tectónico Portugal Continental encontra-se localizado na proximidade da secção Oriental da Fronteira de Placas

4 Sismicidade em Portugal Enquadramento tectónico Portugal Continental encontra-se localizado na proximidade da secção Oriental da Fronteira de Placas Açores-Gibraltar, onde colisão continental entre as placas Euroasiática e Africana origina uma região extensa de deformação. Loma Prieta, 1989, M6.9

5 Sismicidade em Portugal Sismicidade relacionada com a fronteira de placas AçoresGibraltar Sismos distantes ( km) de magnitude elevada a muito elevada (M ) Sismicidade produzida falhas locais Sismos próximos (0-100km) de magnitude moderada a elevada (M ) Loma Prieta, 1989, M6.9

6 Sismicidade em Portugal Sismo 1755 sismo 1969 sismo1531 Loma Prieta, 1989, M6.9

ocorrência de sismos; Risco sísmico Izmit 1998, M7.

7 Perigosidade Sísmica e Risco Sísmico Perigosidade sísmica: Landers 1992, M7.3 Descreve a exposição de determinado local a fenómenos naturais relacionados com a ocorrência de sismos; Risco sísmico Izmit 1998, M7.4 Descreve as consequências dos efeitos naturais dos sismos na sociedade (perda de vidas, danos em infra-estruturas); Loma Prieta, 1989, M6.9

8 Perigosidade Sísmica Perigosidade sísmica determinista: Elaboração de cenários de ruptura para o sismo de controle. Probabilidade sísmica probabilista (Cornell, 1968): Combinação de modelos probabilistas para a caracterização dos sismos e seus efeitos. Todas as ocorrências contribuem para a estimativa da perigosidade num determinado local. Valor do parâmetro de medida dos movimentos do solo no local (PGA, PGV, SA) Valor do parâmetro de medida dos movimentos do solo no local associado a uma determinada probabilidade de excedência, num determinado período de tempo (10% em 50 anos); Loma Prieta, 1989, M6.9

9 Perigosidade Sísmica Probabilista Caracterização ocorrências na fonte Fonte A Local Fonte B definição geométrica das fontes e função de distribuição da distância ao local; FM(m) Função de distribuição nas magnitudes (lei exponencial truncada); Mmax Magnitude

10 Perigosidade Sísmica Probabilista Caracterização dos efeitos no local Modelo de atenuação y os movimentos do solo no local (y) são função da energia na fonte (m), distância à fonte (r), efeitos locais, etc. (p); a variável aleatória (ε) expressa natureza imprevisível dos movimentos do solo; Φé a função de distribuição normal cumulativa; Φ( ε) Distância à fonte

11 Modelo temporal: Processo de Poisson Nt é o número de sismos que ocorrem no intervalo de tempo [0,t] os eventos não são simultâneos o processo não tem memória o processo é estacionário (independente de t) λ é a taxa média de eventos e caracteriza o processo Evento de interesse: sismo capaz de provocar no local de estudo uma amplitude de movimento de solo que exceda o valor y; Na fonte g cada ocorrência tem uma probabilidade p de ser de interesse para o local de estudo; pgλg é a taxa média de eventos de interesse que ocorrem na zona g

12 Modelo temporal: Processo de Poisson Probabilidade que não ocorra nenhum evento de interesse na fonte g Probabilidade que não ocorra nenhum evento de interesse em nenhuma fonte de geração Probabilidade que ocorra pelo menos um evento de interesse Modelo atenuação Funções de distribuição na distância e magnitude

13 Modelo temporal: Processo de Poisson Período de retorno é o inverso da taxa de eventos de interesse para o valor y de movimento do solo; -1 Período exposição (50 anos) Probabilidade de excedência (10%) Período de retorno (475 anos)

14 Resultados da análise de perigosidade Mapa de perigosidade 10% de probabilidade de excedência em 50 anos Curva de perigosidade Lisboa, período de exposição de 50 anos

15 Análise em árvore lógica Tipos de incerteza Incerteza aleatória: Resulta da natureza imprevisível dos processos que regem a ocorrência dos sismos; Incerteza epistémica: Resulta do conhecimento incompleto dos fenómenos envolvidos, a utilização de modelos simplificados e a estimativa dos parâmetros desses modelos; A árvore lógica permite incorporar a incerteza epistémica na análise da perigosidade.

16 Sensibilidade dos resultados Mapa de perigosidade média Em cada ponto é representada a aceleração para qual a curva média de perigosidade assume o nível de perigosidade desejado (neste caso correspondente a 10% de probabilidade de excedência em 50 anos)

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