Bases de datos de infraestructura en MéxicoBases de datos de infraestructura en México, funciones de daño y calibraciones
Dr. Miguel A. Jaimes Téllez02 Junio, 2009
Introducción
A petición de AGROASEMEX, el Instituto de Ingeniería de la UniversidadNacional Autónoma de México realizó el presente trabajo:
Integración, análisis y medición de riesgo de sismo, inundación y ciclón tropical en México para establecer los mecanismos financieros eficientes de protección al patrimonio del fideicomiso FONDEN del Banco Nacional de Obras y Servicios p y
Públicos (BANOBRAS)
AntecedentesEntre los antecedentes de este proyecto el Instituto de Ingeniería y suscolaboradores han trabajado por años en el cálculo de pérdidas paracolaboradores han trabajado por años en el cálculo de pérdidas paraedificios y naves industriales, y los modelos para ello han sidorazonablemente estudiados y calibrados.
El objetivo es crear una herramienta para fijar técnica y eficientemente los
ObjetivoEl objetivo, es crear una herramienta para fijar técnica y eficientemente losmecanismos financieros de protección al patrimonio del fideicomisoFONDEN del Banco Nacional de Obras y Servicios Públicos (BANOBRAS).
ResultadosResultados
Mediante recopilación de información, síntesis de investigaciones previas ycon la realización de investigaciones propias para este proyecto, se obtuvo:
• Frecuencias de excedencia de valores de las pérdidas ante sismo,inundación y ciclón tropical que sufrirían los bienes amparados por elFONDEN l bj t d t bl l i fi i dFONDEN con el objeto de establecer los mecanismos financieros deprotección al patrimonio del fideicomiso FONDEN del Banco Nacional deObras y Servicios Públicos (BANOBRAS).
Generalidades1. Integración de bases de datos
•SEP•SSA•SEDESOL•SCT
2. Modelación Física
SCT•CONAGUA
•SISMO•CICLÓN TROPICAL•INUNDACIÓN
3. Calibración del Sistema
•Reportes de daños del FONDEN y CENAPRED
FONDENSISTEMACENAPRED
Generalidades
AAmenaza Riesgo - DañoVulnerabilidad
Gestión del riesgo Estimación de pérdidas
PELIGRO
Peligro
Viento – Escenario StanSismo – M8.1
Inundación – Escenario Stan Deslizamiento por lluvia- Huracán Mitch (21/10/98)
Mapas de Peligro
Sismo Viento
Inundación (precipitación y marea de tormenta)
BASES DE DATOS
Exposición
SEP: Nivel básico y superior SEDESOL: Vivienda en pobreza patrimonialSSA: Unidades médicas*Má d 10 ill d i i d PPMás de 13 500 unidades médicas Má d 190 000 8500 l d Ni l *Más de 10 millones de vivienda en PPMás de 13,500 unidades médicas Más de 190,000 y 8500 escuelas de Nivel
Básico y Superior, respectivamente
SCT: Carreteras y puentes CONAGUA: Presas, Distritos de Riego y de Temporal Tecnificado*Aprox. 135,000 km de carreteras y más de 7000 puentes
*Aprox. 900, 87, 21 presas, Distritos de Riego y Distritos de Temporal Tecnificado
Exposición – Unidades MédicasCaracterizar los unidades médicas
b) Sistema estructurala) Año de construcción
25
30
35
a
b) Sistema estructural
60
70
80
90
cia
5
10
15
20
Frec
uenc
ia
10
20
30
40
50
Frec
uenc
c) Número de pisos
0
5
1 2 3 4 5 6 7Clase
1960 1970 1980 Sin Información
20061990 20000
1 2 3Clase
SE=1 SE=2 Sin información
Unidad móvil, brigada móvilUnidad móvil, brigada móvile) Errores de localizaciónc) Número de pisos
50
60
70
80
ia
e) Errores de localización
60708090
100
a
20
30
40
50
Frec
uenc
i
2030405060
Frec
uenc
ia
0
10
1 2 3 4Clase
1 2 5 aOtros
aBrigada móvil, unidad móvil
010
1 2Clase
Errores no críticos Errores críticos
Exposición - EscuelasCaracterizar los tipos de escuelas
c) Número de pisos
40
50
60
a) Año de construcción
30
35
40
a
10
20
30
40
Frec
uenc
ia
5
10
15
20
25
Frec
uenc
ia
0
10
1 2Clase
0
5
1 2 3 4 5Clase
<1975 1985 1995 2005 Sin información
SE=1. Muros de mampostería con techos rígidosSE=2. Muros de mampostería con techos flexiblesSE=3. Muros de adobe con techos rígidos
b) Sistema estructural
35
40
45
gSE=4. Muros de adobe con techos flexiblesSE=5. Muros de materiales débiles con techos flexiblesSE=6. Marcos de concreto con techos rígidosSE=7. Marcos de concreto con techos flexiblesSE=8. Marcos de acero con techos rígidosSE=9 Marcos de acero con techos flexibles
10
15
20
25
30
Frec
uenc
ia
SE=9. Marcos de acero con techos flexiblesSE=10. Otros
0
5
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10Clase
SE=
Exposición - ViviendaCaracterizar y contabilizar los tipos de vivienda en Pobreza Patrimonial
SE1. Muros con mampostería con techos rígidos
SE=4. Muros de material débil
SE1. Muros con mampostería con techos rígidos
SE=4. Muros de material débil
Tipo 1 Tipo 2SE2. Muros de mampostería con techos flexible
con techos rígidos
SE2. Muros de mampostería con techos flexible
con techos rígidos
SE=5. OtrosSE=5. Otros
Tipo 3 Tipo 4SE3. Muros de materiales débiles con techo flexibleSE3. Muros de materiales débiles con techo flexible
Tipo 5
Exposición – Carreteras
rete
ras
Asfalto. Aprox. 130,000 km Concreto hidráulico. Aprox. 2,700 km Revestido. Aprox. 250 km
Car
ra
cant
arill
a
Tubo. Aprox. 55,000 Piedra. Aprox. 1,300Concreto. Aprox.100,000Alc
Madera. Aprox. 120Metal. Aprox. 500
Exposición – Puentes
Material de superestructuraConcreto reforzadoA t t lMaterial de superestructura Acero estructuralConcreto preesforzado
Sistema estructural superestructuraLosaVigasSistema estructural superestructura VigasCajón
Número de clarosSimpleMúltiples
Longitud de puente<=150 m>150 m
Número de claros Múltiples
Pilas Una sola columnaMúltiples columnas
150 m
Tipo de apoyo Simplemente apoyadoContinuo Directa
Pilotes de concreto
Ángulo de esviaje () = 0°0° < <= 20°20° < <= 40°
Tipo de cimentaciónPilotes de concretoPilotes de acero CilindrosCajón de concretoOtros40° < <= 60°
> 60°Otros
Exposición – Presas
40%
50% Año de construcción
10%
20%
30%
Frec
uenc
ia
0%0 < 1800 1850 1900 1920 1940 1960 1970 1980 1990
45%Tipo de material en cortinas
30%
35%
40%
ia
0.- No definido1.- Concreto
10%
15%
20%
25%
Frec
uenc
i 2.- Contrafuertes3.- Enrocamiento4.- Mampostería5 .- Mat. Graduados
0%
5%
10%
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
6.- Gravedad7.- Tierra
VULNERABILIDAD
Vulnerabilidad – Vivienda Pobreza Patrimonial
Sismo Viento
Inundación
Vulnerabilidad – Puentes
Variando el ángulo de esviajeVariando el ángulo de esviaje
Variando el número de claros
Vulnerabilidad – Presas
0 8
1.0 1.0
0.4
0.6
0.8
% P
érdi
da
Presa estándar 0.4
0.6
0.8
% P
érdi
da
Presa estándar
0 0
0.2 Presa antigua <1940Presa nueva >2000
0.0
0.2
Presa estándar
Presa antigua <1940Presa nueva >2000
Presas de Concreto Presas de tierraPresas de Concreto Presas de tierra
RESULTADOS
Curvas de Pérdidas
Huracán30000
SCTSEDESOL
Sismo30000
SCTSEDESOL
20000
s de
pes
os) SEDESOL
SEPSSA
20000
s de
pes
os) SEDESOL
SEPSSA
10000ida
(mill
ones
10000ida
(mill
ones
0
Pérd
i
0
Pérd
i
00 200 400 600 800 1000
Periodo de retorno (años)
00 200 400 600 800 1000
Periodo de retorno (años)
CALIBRACIÓN
La ocurrencia de un daño por un evento natural da la oportunidad para
ImportanciaLa ocurrencia de un daño por un evento natural da la oportunidad paracomparar el daño observado contra el estimado, proporcionandoinformación de los efectos del evento natural.
Una serie de preguntas surgen:
• ¿Qué tan “precisa” es la información de daños recopilada debido a que¿Qué tan precisa es la información de daños recopilada debido a quelas instituciones encargadas tienen una presión social y política debidoa que la población afectada demanda una respuesta inmediata ante losdaños presentados por un fenómeno natural y deben realizar unadaños presentados por un fenómeno natural y deben realizar unaevaluación al poco tiempo de ocurrido un desastre?
• ¿Sí solamente la comparación de pérdidas “observadas” y estimadas¿ p p yson suficientes para proporcionar la validación de un modelo depérdida?
1 Se recopiló y comparó información de pérdidas reportadas ante
Consideraciones1. Se recopiló y comparó información de pérdidas reportadas antedistintos fenómenos de dos instituciones públicas del país (FONDEN yCENAPRED) por las Secretarías de Salud, de Educación, deEducación de Desarrollo Social de Comunicaciones y Transportes yEducación, de Desarrollo Social, de Comunicaciones y Transportes yComisión Nacional del Agua.
2 La validación del modelo de pérdidas en un sentido ingenieríl más2. La validación del modelo de pérdidas en un sentido ingenieríl másque un sentido matemático. Se reconoce que debido a los complejosprocesos de los fenómenos, carencia de inventario detallado, entreotros, necesariamente significa que son inevitables diferencias entreotros, necesariamente significa que son inevitables diferencias entreobservaciones y estimaciones. Sin embargo, el enfoque que aquí seinvestiga es si el modelo de pérdidas es capaz de reproducir en formaaproximada las pérdidas reportadas.p p p
Comparación de pérdidas “observadas” y estimadas - SISMO
0.045 0.6
0.025
0.03
0.035
0.04
mill
ones
de
peso
s)
FONDENSISTEMA
0.4
0.5
mill
ones
de
peso
s)
FONDENSISTEMACENAPRED
0.005
0.01
0.015
0.02
Pérd
idas
(mile
s de
m
0.1
0.2
0.3
Pérd
idas
(mile
s de
m
SEP SEDESOL
07OCT01 M5.9
Evento
07OCT01 M5.9 21ENE03 M7.6 13ABR07 M5.8
Evento
0.80
0.50
0.60
0.70
mill
ones
de
peso
s)
FONDENSISTEMACENAPRED
0.10
0.20
0.30
0.40
Pér
dida
s (m
iles
de m
SCT
0.0030SEP99 M7.5 21ENE03 M7.6 13ABR07 M5.8
Evento
0.6
FONDENSISTEMA
0.3
)
FONDENSISTEMA
Comparación de pérdidas “observadas” y estimadas - HURACÁN
0.3
0.4
0.5
iles
de m
illon
es d
e pe
sos) SISTEMA
CENAPRED
0.15
0.2
0.25
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de m
illon
es d
e pe
sos) SISTEMA
CENAPRED
0
0.1
0.2
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1.4
1.6
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mill
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E
Evento
SEDESOL
Conclusión
A partir de la los conocimientos generados por el Instituto de Ingeniería dela UNAM y sus colaboradores en el cálculo de riesgos naturales se elaboróeste proyecto solicitado por AGROASEMEX para estimar las pérdidas delFONDEN. Se debe estar conciente de que este estudio, así como elsistema de cómputo que se entregó, es sin duda de los más avanzados ensu tipo en el mundo.
Gracias por su atención!Gracias por su atención!
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