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UNIVERSITAT POLITÈCNICA DE CATALUNYA
ESCOLA TÈCNICA SUPERIOR D’ENGINYERS
DE CAMINS, CANALS I PORTS

ESTIMACIÓN HOLÍSTICA DEL RIESGO SÍSMICO
UTILIZANDO SISTEMAS DINÁMICOS COMPLEJOS

TESIS DOCTORAL
Presentada por

OMAR DARÍO CARDONA ARBOLEDA
Dirigida por

ALEX H. BARBAT
Barcelona, Septiembre - 2001.

UNIVERSITAT POLITÈCNICA DE CATALUNYA
ESCOLA TÈCNICA SUPERIOR D’ENGINYERS
DE CAMINS, CANALS IPORTS

ESTIMACIÓN HOLÍSTICA DEL RIESGO SÍSMICO
UTILIZANDO SISTEMAS DINÁMICOS COMPLEJOS

TRABAJO

REALIZADO COM O PARTE DE LOS REQUISITOS
EXIGIDOS PARA OPTAR AL GRADO DE DOCTOR.

Presentado por

OMAR DARÍO CARDONA ARBOLEDA
Dirigida por

ALEX H. BARBAT
Barcelona, Septiembre - 2001.

Reconocimientos

El autor desea expresar su sincero agradecimiento al Profesor Alex H. Barbat, que
estimuló y facilitócon interés y entusiasmo la elaboración de este trabajo. Su consejo y
orientación fueron un apoyo fundamental que el autor aprecia con especial gratitud.
También, el autor agradece a los Profesores Luis Enrique García Reyes, Alberto
Sarriá Molina y Luis Eduardo Yamín L., de la Universidad de los Andes de Bogotá, por
su amistad, confianza y respaldo; a Jorge Eduardo Hurtado G. por su acompañamientoacadémico; a Juan Pablo Sarmiento P. y Samuel Darío Prieto R. por su interés continuo
en el tema; a los miembros de LA RED por su aporte y discusiones. De igual manera,
agradece a Carlos Enrique Ruiz por su continuo estímulo; a Jorge Hernán Hoyos y
Carlos Javier González por sus inquietudes y cuestionamientos; a José Alberto Tabares,
Guillermo Gardner y Alberto Naranjo Arango por su mecenazgo ybenevolencia; y a
Augusto y Atala por su credibilidad y afecto.

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Contenido
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Reconocimientos
Contenido

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Lista de figuras

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Lista de tablas

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viii

Lista de fotografías
1. Introducción
1.1.
1.2.
1.3.

1

Motivación de la investigación
Objetivos y alcance
Organización del trabajo

1
2
3

2. Conceptos de amenaza, vulnerabilidad y riesgo

5

2.1.
2.2.
2.3.

2.4.

Aspectos históricosRevisión de definiciones y conceptos
Enfoques y evolución de los conceptos
2.3.1. Enfoque de las ciencias naturales
2.3.2. Enfoque de las ciencias aplicadas
2.3.3. Enfoque de las ciencias sociales
Crítica a los diferentes enfoques

3. Valoración del riesgo y toma de decisiones
3.1.
3.2.

3.3.

3.4.

3.5.

Diferencia entre riesgo y desastre
Estudio del peligro
3.2.1. Amenazas naturales
3.2.2.Amenazas antrópicas
3.2.3. Combinación de fenómenos
3.2.4. Evaluación de la amenaza
Análisis de riesgo
3.3.1. Evaluación de la vulnerabilidad
3.3.2. Estimación del riesgo
Probabilidad e incertidumbre
3.4.1. Relación coste y beneficio
3.4.2. Resolución de los estudios
Limitaciones y perspectivas

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4. Aceptabilidad del riesgo
4.1.
4.2.4.3.
4.4.
4.5.
4.6.

39

Percepción sicológica y social
Niveles de seguridad
Objeción al riesgo aceptable
Aspectos jurídicos
¿Cultura de la prevención?
Un compromiso inmediato

39
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48
52
57

5. Paradigma del riesgo en la Ingeniería Sísmica

59

5.1.
5.2.

5.3.

5.4.

Amenaza sísmica
Acción de los terremotos en las estructuras
5.2.1. Daños estructurales
5.2.2. Daños no estructuralesVulnerabilidad de edificios existentes
5.3.1. Edificios esenciales
5.3.2. Índices de daño
5.3.3. Funciones de daño o pérdida
Escenarios de riesgo sísmico urbano
5.4.1. Daños en edificios
5.4.2. Daños en líneas vitales

6. Vulnerabilidad y riesgo desde una perspectiva holística
6.1.

6.2.
6.3.

6.4.
6.5.

Propuesta conceptual
6.1.1. Dimensiones y tipos de vulnerabilidad
6.1.2. Vulnerabilidad y carencias dedesarrollo
6.1.3. Riesgo como resultado de la degradación ambiental
Fundamentos del enfoque holístico
Postulado de los sistemas dinámicos
6.3.1. Dependencia sensible y dimensión fractal
6.3.2. Teoría de la complejidad
6.3.3. Sistemas disipativos en el borde del caos
Representación conceptual de riesgo, desastre y gestión
Técnicas para la modelización

7. Estimación holística del riesgo sísmico de...