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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.

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

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, which is based on the geometry of the prevailing geological formations and their relation to soft soil deposits. The methodology allows to calculate the soil dynamic response at any location within a city, using a geotechnical seismic response model, which is based on the generation of synthetic stratigraphies from the definition of depth profiles of geotechnical properties relevant in assessing the seismic amplification. These geotechnical properties are modeled as random variables, in order to include in the model, in a consistent way, the uncertainty associated with the lack of the exact value of these properties in depth. This site effects model can be applied with three main objectives: i) obtaining transfer functions of the response spectrum for risk assessment, ii) generating Shake-Maps for emergency response purposes, and iii) the seismic microzonation of a city and obtaining elastic seismic-resistant design spectra. The methodologies presented here are a first step towards the construction of more detailed models of seismic hazard, which adequately reflect the specific conditions of the region where they are applied. This leads to the definition of more accurate models of seismic risk, to reduce the uncertainties associated with the assessment of the hazard and, therefore, to obtain tighter estimates of losses in order to provide decision makers with reliable information for the proper management of seismic risk., 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 las usadas en el más reciente estudio de amenaza sísmica de Colombia. La comparación muestra que las funciones de atenuación obtenidas en esta tesis presentan el menor sesgo, mostrando un ajuste razonable entre ellas y los acelerogramas disponibles. Por otra parte, en esta tesis se desarrolló una metodología para la evaluación de efectos de sitio en ciudades, la cual está basada en la geometría de las formaciones geológicas que dan origen a los suelos blandos. La metodología permite calcular la respuesta dinámica del suelo en cualquier punto dentro de una ciudad, haciendo uso de un modelo geotécnico de respuesta sísmica, el cual se basa en la generación de estratigrafías sintéticas a partir de la definición de perfiles en profundidad de las propiedades geotécnicas relevantes en la evaluación de la amplificación sísmica. Estas propiedades geotécnicas son modeladas como variables aleatorias, con el fin de incluir en el modelo, de una manera adecuada, la incertidumbre asociada al desconocimiento del valor exacto de dichas propiedades en profundidad. El modelo de efectos de sitio puede ser aplicado con tres objetivos principales: i) la obtención de funciones de transferencia del espectro de respuesta para análisis de riesgo, ii) la generación de shakemaps con fines de respuesta a emergencias, y iii) la microzonificación sísmica de la ciudad y obtención de espectros elásticos de diseño sismo-resistente. Las metodologías acá presentadas son un primer paso hacia la construcción de modelos de amenaza sísmica más detallados, que reflejen adecuadamente las condiciones particulares de la región en donde son aplicados. Esto deriva en la definición de modelos de riesgo sísmico más acertados, que permitan reducir las incertidumbres asociadas a la evaluación de la amenaza y, por lo tanto, obtener estimaciones de pérdidas más ajustadas con el fin de proveer a los tomadores de decisiones con información confiable y segura para la adecuada gestión del riesgo sísmico.

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 de esta microzonificación se presentan de manera rasterizada, lo cual implica un salto cualitativo desde la concepción tradicional de la microzonificación sísmica por zonas, a una concepción por puntos dentro de una malla de cálculo, y en general en cualquier ubicación seleccionada haciendo uso del modelo desarrollado.

ilustraciones En el presente trabajo se propone una metodología elaborada con base en la recopilación de técnicas existentes, que permite determinar el desempeño sísmico de edificaciones en términos de daño y probabilidad de colapso, con aplicabilidad en estructuras de pórticos resistentes a momentos en concreto reforzado. El procedimiento parte de representar a la acción sísmica mediante acelerogramas sintéticos simulados empleando un método estocástico de falla finita, que son utilizados para evaluar la respuesta cronológica no lineal de las edificaciones requerida en el cálculo del daño sísmico total, estimado por medio de la ponderación de un índice de daño local de tipo acumulativo. Con este trabajo se busca verificar el cumplimiento del objetivo implícito de desempeño del reglamento NSR-10, establecido como la protección a la vida de los ocupantes, proyectada a través de la prevención del colapso estructural. (Texto tomado de la fuente) In the present work, a methodology elaborated based on the compilation of existing techniques is proposed, which allows determining the seismic performance of buildings in terms of damage and probability of collapse, with applicability in frame structures resistant to moments in reinforced concrete. The procedure starts from representing the seismic action through simulated synthetic accelerograms using a finite failure stochastic method, which are used to evaluate the non-linear chronological response of the buildings required in the calculation of the total seismic damage, estimated by means of the weighting of a cumulative local damage index. This work seeks to verify compliance with the implicit performance objective of the NSR-10 regulation, established as the protection of the life of the occupants, projected through the prevention of structural collapse. Maestría Análisis estructural

ilustraciones, graficas, tablas Dentro del contexto actual del diseño de edificaciones las técnicas de control sísmico cada día tienen mayor importancia, dado que con los dispositivos disipadores o aisladores se puede controlar la respuesta de la edificación ante eventos sísmicos. Igualmente, los códigos de construcción sismorresistente se están proyectando hacía una perspectiva de evaluación del desempeño, en donde el diseño no se limita al caso del sismo de diseño, sino que, según los objetivos marcados para la estructura, se evalúa su desempeño ante diversos escenarios sísmicos, incluyendo eventos extremos. En esta investigación, se integraron los dos aspectos mencionados en una metodología basada en la simulación de movimiento fuerte por sismos extremos y la evaluación del desempeño de edificaciones en concreto reforzado sometidas a esta demanda sísmica. Específicamente se analizaron tres edificaciones de 12 niveles con irregularidad en planta y geometrías iguales, como se describe a continuación: i) una primera edificación convencional en pórticos de concreto reforzado resistentes a momento (sin sistema de protección), ii) una edificación también en pórticos con disipadores histeréticos metálicos triangulares (TADAS1 ) controlados por deformación y, iii) una última edificación con disipadores de riostras de pandeo restringido (BRB2 ) también controladas por deformación. Las edificaciones se asumieron ubicadas en la ciudad de Popayán y fueron inicialmente diseñadas siguiendo la norma NSR 10. Posteriormente, y basándose en los fundamentos del análisis no lineal dinámico, se realizó la evaluación del desempeño de cada edificación frente a la acción de 5 eventos sísmicos extremos simulados por medio de un enfoque sismológico de fuente finita, compatibles con la amenaza en roca de la ubicación seleccionada, y transitados hasta superficie por medio de un modelo unidimensional no lineal de respuesta de suelos blandos correspondiente al modelo geotécnico vigente aplicado en la microzonificación sísmica de Popayán.( Texto tomado de la fuente) In the context of building design, seismic control techniques are becoming more important every day, since dissipating or isolating devices can control the response of the building to seismic events. Earthquake-resistant construction codes are being projected towards a performance evaluation perspective, where the design is not limited to the case of the design earthquake. According to the objectives set for the structure, its performance is evaluated in various scenarios. seismic, including extreme events. In this research, the two aspects mentioned were integrated into a methodology based on the simulation of strong movements due to extreme earthquakes and the evaluation of the performance of reinforced concrete buildings subjected to this seismic demand.Three buildings of 12 levels with irregularity in plan and equal geometries were analyzed, as described below: i) a first conventional building in reinforced concrete moment frames (without protection system), ii) a building also in frames with triangular metallic hysteretic dampers (TADAS) controlled by deformation and, iii) a last building with restrained buckling brace dampers (BRB) also controlled by deformation. The buildings were assumed to be located in the city of Popayán and were initially designed following the NSR 10 standard. Subsequently, and based on the fundamentals of dynamic nonlinear analysis, the performance of each building was evaluated against the action of 5 seismic events extremes simulated using a finite source seismological approach, compatible with the rock threat of the selected location, and transited to the surface by means of a onedimensional non-linear model of soft soil response corresponding to the current geotechnical model applied in the seismic microzoning of Popayán. Maestría Magíster en Ingeniería - Estructuras Análisis Estructural

gráficas, ilustraciones, tablas, mapas La amenaza sísmica se define a partir de los parámetros del movimiento fuerte, con el fin de representar la intensidad del movimiento en determinado sitio de análisis. Con el presente trabajo final de maestría se realizó una evaluación de amenaza sísmica a nivel de superficie en la ciudad de Manizales, a partir de una metodología propuesta basada en un modelo de ruptura, incorporando características de la ruptura, normalmente excluidas en las metodologías clásicas, como la distribución del slip y la liberación del momento. Para lo cual se empleó el software SISMAN LISA (G. Bernal et al., 2021) como herramienta para realizar las simulaciones a nivel de roca y a nivel de superficie de los terremotos de la colección de eventos sísmicos que representan la amenaza sísmica en la zona de estudio. Obteniendo como resultado mapas de amenaza uniforme de aceleraciones para diferentes periodos de retorno y periodos de vibración, junto con curvas de amenaza y espectros de aceleraciones en ciertos puntos de importancia en la ciudad. Finalmente, al comparar los resultados obtenidos con resultados de estudios previos realizados con modelos clásicos probabilistas, se obtuvieron mapas de amenaza uniforme muy similares en su distribución y en el rango de magnitudes. (Texto tomado de la fuente) Seismic hazard is defined according to the parameters of the strong motion, in order to represent the intensity of the movement at the analysis site. With this Final Master's Project, a seismic hazard assessment at surface level was carried out in the city of Manizales, by using a proposed methodology based on a rupture model, incorporating rupture characteristics, normally excluded in classical methodologies, such as slip distribution and moment release rate. For which the SISMAN LISA software (G. Bernal et al., 2021) was used as a tool to carry out the simulations, at rock level and at surface level, of the earthquakes of the collection of seismic scenarios that represent the seismic hazard in the area of interest. Obtaining as a result uniform hazard maps for different return periods and vibration periods, along with Hazard Curves and Uniform Hazard Response Spectra at certain points of importance in the city. Finally, when comparing the results obtained with results obtained in previous studies carried out with classic probabilistic models, similar uniform hazard maps were obtained in their distribution and in the range of magnitudes. Maestría Magister en Ingeniería - Estructuras