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En el marco del Global Assessment Report on Disaster Risk Reduction 2013, preparado por la Oficina de las Naciones Unidas para la Reducción del Riesgo de Desastres (UNISDR), se llevó a cabo, por primera vez, un estudio probabilista de peligro sísmico a nivel global, usando los mismos métodos para todo el Globo. A partir de sus resultados fue posible obtener un conjunto estocástico de escenarios para diferentes intensidades sísmicas (aceleraciones espectrales, 5% del amortiguamiento crítico), que a su vez fueron usados en un estudio de riesgo sísmico completamente probabilista. Primero, el Globo se dividió en un conjunto de áreas sismogenéticas, a cada una de las cuales se asignó una magnitud máxima y un régimen tectónico predominante. Se supuso que la sismicidad de cada región quedaba correctamente definida utilizando una relación magnitud-frecuencia del tipo Gutenberg-Richter, cuyos valores a y b fueron obtenidos usando un procedimiento de sismicidad suavizada basada en el catálogo sísmico NEIC-USGS. Este catálogo fue previamente sometido a un proceso de remoción de réplicas y verificación de completez para varios valores de magnitud umbral. A partir del régimen tectónico predominante asignado a cada región, se le asignó una relación de atenuación. Los cálculos probabilistas de peligro sísmico se llevaron a cabo con el programa CRISIS2014, el cual generó curvas convencionales de peligro sísmico para diferentes intensidades, y mapas de aceleraciones asociadas a varios periodos de retorno; adicionalmente, CRISIS generó un conjunto de escenarios estocásticos compatibles con la plataforma CAPRA. Estos escenarios fueron usados para llevar a cabo un análisis probabilista grueso de riesgo sísmico para todo el mundo., Peer Reviewed, Postprint (published version)

Se actualizó la microzonificación sísmica de Manizales mediante la aplicación de una metodología moderna para la evaluación de efectos de sitio en ciudades, la cual está basada en la geometría de las formaciones geológicas conformadas por suelos blandos. Sobre la base de la interpretación geológica para el área de la ciudad, la elevación (sobre el nivel del mar) de los contactos geológicos es definida, y se obtiene un modelo geométrico tridimensional del subsuelo de la ciudad. La información geotécnica disponible se utiliza para asignar tipos de suelo al modelo geométrico. Las características estáticas y dinámicas del suelo se definen como variables aleatorias y sus momentos de probabilidad se calculan mediante estadística sobre los datos geotécnicos disponibles. Una malla de cálculo compuesta por 1275 nodos se define sobre la ciudad y para cada nodo se obtiene una estratigrafía sintética con parámetros geotécnicos asignados siguiendo sus distribuciones de probabilidad. La respuesta dinámica se calcula, para cada nodo de la malla, por medio de un análisis 1D no lineal (lineal equivalente), utilizando un conjunto de espectros de amplitudes de Fourier generados a nivel de roca firme mediante un modelo de espectro de fuente, para diferentes combinaciones de magnitud y distancia. De esta manera se definen funciones de atenuación del movimiento fuerte específicas de cada nodo de la malla de cálculo. Se calcula la amenaza sísmica a nivel de superficie del terreno y se obtienen los espectros de amenaza uniforme para 475 años de periodo de retorno. A partir de dichos espectros se ajustan espectros de diseño armonizados a la NSR 10, mediante la búsqueda aleatoria de los parámetros Fa y Fv que garantizan un ajuste óptimo. Se calculó la amenaza a nivel de roca firme para establecer los valores de los parámetros Aa y Av. De esta manera, para cualquier ubicación dentro de la ciudad, es posible establecer los valores para determinar el espectro de diseño adecuado. Los resultados, Peer Reviewed, Postprint (published version)

El Modelo Global del Riesgo (MGR), que se desarrolló inicialmente para el GAR13 y que ahora ha sido actualizado para GAR15, incorpora los componentes pertinentes para la evaluación del riesgo catastrófico: los elementos o bienes expuestos, el nivel de amenaza que les afecta y su vulnerabilidad frente a dicha amenaza. El principal resultado de la MGR es la curva nacional de excedencia de pérdidas (CEP) para cada país, que es una medida que representa la frecuencia anual en que una pérdida económica determinada puede superarse en el futuro. Se calcularon métricas tales como la pérdida anual esperada (PAE) y la Pérdida Máxima (PMP) de 216 países, derivando estas métricas directamente de la CEP de cada país. La PAE es la medida más robusta de riesgo, siendo una medida probabilística compacta, relativamente insensible a la incertidumbre. Esta métrica se calcula de la suma del producto de las pérdidas previstas de cada evento con la frecuencia anual de ocurrencia del mismo evento, suponiendo un proceso estacionario y exhaustivo de eventos (es decir, se consideran todos los eventos posibles). Además, la pérdida anual esperada puede ser expresada como una fracción del valor expuesto. Esta métrica versátil es conocida en la industria de seguros como la, Peer Reviewed, Postprint (published version)

De acuerdo al Reglamento NSR-10 las ciudades de Bogotá y Medellín tienen los mismos coeficientes de diseño Aa y Av que desde una primera lectura, indicarían el mismo nivel de amenaza sísmica. Sin embargo, la selección del período de retorno para diseño sismo resistente corresponde a una decisión arbitraria y valores iguales en ambas ciudades corresponden a una mera coincidencia dado que la amenaza sísmica en cada caso se ve influenciada por entornos sismo-tectónicos totalmente diferentes. La comparación de los resultados de riesgo sísmico desde el punto de vista físico de ambas ciudades utilizando la misma metodología, permite identificar la influencia de las fuentes sismogénicas, los efectos de sitio y la vulnerabilidad física en dichos análisis.

De acuerdo al Reglamento NSR-10 las ciudades de Bogotá y Medellín tienen los mismos coeficientes de diseño Aa y Av que desde una primera lectura, indicarían el mismo nivel de amenaza sísmica. Sin embargo, la selección del período de retorno para diseño sismo resistente corresponde a una decisión arbitraria y valores iguales en ambas ciudades corresponden a una mera coincidencia dado que la amenaza sísmica en cada caso se ve influenciada por entornos sismo-tectónicos totalmente diferentes. La comparación de los resultados de riesgo sísmico desde el punto de vista físico de ambas ciudades utilizando la misma metodología, permite identificar la influencia de las fuentes sismogénicas, los efectos de sitio y la vulnerabilidad física en dichos análisis.

In the assessment of seismic risk, hazard is one of its main components, given that, from a probabilistic perspective, provides the annual rates of exceedance of the intensities of strong motion in the site or region of analysis, or alternatively, provides a set of stochastically generated events that fully represent the hazard of the site or region of analysis. This thesis provides methodological elements of two major components of the assessment of seismic hazard: the attenuation of strong motion and site effects. A numerical procedure for the calibration of a source spectrum model to find the optimal combination of seismological parameters and derive unbiased ground motion prediction equations is presented, using available accelerogram recordings as calibration target. The source spectrum model is used to compute the radiated spectra of SH-waves for different seismic moments and hypocentral distances, combining point (far field) and finite (near field) source models. The expected value of the peak ground acceleration is computed from the radiated spectra using random vibrations theory. A genetic algorithm is used to search for the source spectrum parameters that best fit the available strong motion recordings. The procedure can be applied to any region with statistically significant accelerogram records. The proposed methodology is followed to derive spectral ground motion prediction equations compatible with the seismo-tectonic environment of Colombia, using 206 strong motion recordings as the calibration target. The obtained ground motion prediction equations are compared with those used in the latest national seismic hazard assessment study of Colombia. The comparison shows that the strong ground motion prediction equations obtained using the proposed methodology have lower residual bias, showing reasonable matching between them and the real strong motion recordings. Furthermore, in this thesis a methodology for assessing site effects in cities was developed, Dentro del análisis de riesgo sísmico, la evaluación de la amenaza es uno de sus principales componentes, dado que, desde una perspectiva probabilista, provee las tasas de excedencia anuales de las intensidades de movimiento fuerte en el sitio o región de análisis, o alternativamente, provee un conjunto de eventos generados de manera estocástica que representan integralmente la amenaza del sitio o región de análisis. Esta tesis aporta elementos metodológicos en dos componentes principales de la evaluación de la amenaza sísmica: la atenuación del movimiento fuerte y la evaluación de efectos de sitio. Se propone un procedimiento numérico para la calibración de un modelo de espectro de fuente, para obtener la combinación óptima de parámetros sismológicos con el fin de calcular funciones de atenuación no sesgadas en términos de la aceleración espectral en roca firme, usando los registros acelerográficos disponibles como objetivo de calibración. El modelo de espectro de fuente es usado para calcular el espectro radiado de aceleración para diferentes momentos sísmicos y distancias hipocentrales, combinando modelos de fuente puntual (campo lejano) y fuente finita (campo cercano). El valor esperado de la aceleración máxima del terreno se calcula del espectro radiado usando teoría de vibraciones aleatorias. Un algoritmo genético es implementado para buscar los parámetros sismológicos del modelo de espectro de fuente que mejor se ajusten a los registros acelerográficos disponibles. Posteriormente, se extiende el procedimiento de calibración a aceleraciones espectrales para diferentes periodos estructurales. Esta metodología puede ser aplicada en cualquier región con una cantidad estadísticamente significativa de registros acelerográficos. La metodología propuesta es empleada para generar funciones de atenuación compatibles con el entorno sismo tectónico de Colombia, usando 206 acelerogramas como objetivo de calibración. Las funciones de atenuación obtenidas son comparadas con, Postprint (published version)

De acuerdo al Reglamento NSR-10 las ciudades de Bogotá y Medellín tienen los mismos coeficientes de diseño Aa y Av que desde una primera lectura, indicarían el mismo nivel de amenaza sísmica. Sin embargo, la selección del período de retorno para diseño sismo resistente corresponde a una decisión arbitraria y valores iguales en ambas ciudades corresponden a una mera coincidencia dado que la amenaza sísmica en cada caso se ve influenciada por entornos sismo-tectónicos totalmente diferentes. La comparación de los resultados de riesgo sísmico desde el punto de vista físico de ambas ciudades utilizando la misma metodología, permite identificar la influencia de las fuentes sismogénicas, los efectos de sitio y la vulnerabilidad física en dichos análisis.

De acuerdo al Reglamento NSR-10 las ciudades de Bogotá y Medellín tienen los mismos coeficientes de diseño Aa y Av que desde una primera lectura, indicarían el mismo nivel de amenaza sísmica. Sin embargo, la selección del período de retorno para diseño sismo resistente corresponde a una decisión arbitraria y valores iguales en ambas ciudades corresponden a una mera coincidencia dado que la amenaza sísmica en cada caso se ve influenciada por entornos sismo-tectónicos totalmente diferentes. La comparación de los resultados de riesgo sísmico desde el punto de vista físico de ambas ciudades utilizando la misma metodología, permite identificar la influencia de las fuentes sismogénicas, los efectos de sitio y la vulnerabilidad física en dichos análisis.