Seismic hazard

A seismic hazard is the probability that an earthquake will occur in a given geographic area, within a given window of time, and with ground motion intensity exceeding a given threshold.^[1][2] With a hazard thus estimated, seismic risk can be assessed and included in such areas as building codes for standard buildings, designing larger buildings and infrastructure projects, land use planning and determining insurance rates.

The seismic hazard studies also may generate two standard measures of anticipated ground motion, both confusingly abbreviated MCE; the simpler probabilisticmaximum considered earthquake (or event^[3]), used in standard building codes, and the more detailed and deterministicmaximum credible earthquake incorporated in the design of larger buildings and civil infrastructure like dams or bridges. It is important to be clear which MCE is being discussed.^[4]

Calculations for determining seismic hazard were first formulated by C. Allin Cornell in 1968^[5] and, depending on their level of importance and use, can be quite complex.^[6] The regional geology and seismology setting is first examined for sources and patterns of earthquake occurrence, both in depth and at the surface from seismometer records; secondly, the impacts from these sources are assessed relative to local geologic rock and soil types, slope angle and groundwater conditions. Zones of similar potential earthquake shaking are thus determined and drawn on maps. The well known San Andreas Fault is illustrated as a long narrow elliptical zone of greater potential motion, like many areas along continental margins associated with the Pacific Ring of Fire. Zones of higher seismicity in the continental interior may be the site for intraplate earthquakes) and tend to be drawn as broad areas, based on historic records, like the 1812 New Madrid earthquake, since specific causative faults are generally not identified as earthquake sources.

A cada zona se le asignan propiedades asociadas con el potencial de la fuente: cuántos terremotos por año, la magnitud máxima de los terremotos , etc. Finalmente, los cálculos requieren fórmulas que proporcionen los indicadores de riesgo necesarios para un tamaño y distancia de terremoto determinados. Por ejemplo, algunos distritos prefieren usar la aceleración máxima , otros usan la velocidad máxima, y ​​los usos más sofisticados requieren ordenadas espectrales de respuesta.

El programa informático integra entonces todas las zonas y genera curvas de probabilidad para el parámetro clave del movimiento del suelo. El resultado final proporciona una probabilidad de superar un valor determinado en un período de tiempo específico. Los códigos de construcción estándar para propietarios de viviendas podrían considerar una probabilidad de 1 entre 500 años, mientras que las centrales nucleares consideran un período de 10 000 años. Un historial sísmico a largo plazo puede obtenerse mediante paleosismología . Los resultados pueden presentarse en forma de un espectro de respuesta del suelo para su uso en análisis sísmicos .

Variaciones más elaboradas sobre el tema también consideran las condiciones del suelo. ^{[ 7 ]} Es probable que se experimenten mayores movimientos del terreno en un pantano blando en comparación con un sitio de roca dura. Los cálculos estándar de peligro sísmico se ajustan al alza cuando se postulan terremotos característicos . Las áreas con alto movimiento del terreno debido a las condiciones del suelo también suelen estar sujetas a fallas del suelo debido a la licuefacción . Las fallas del suelo también pueden ocurrir debido a deslizamientos de tierra inducidos por terremotos en terrenos escarpados. Los deslizamientos de tierra de gran área también pueden ocurrir en pendientes relativamente suaves, como se vio en el terremoto del Viernes Santo en Anchorage, Alaska , el 28 de marzo de 1964.

En los análisis de riesgo sísmico habituales para el público, un "terremoto máximo considerado" o "evento máximo considerado" (EMC) para una zona específica es un terremoto que se espera que ocurra una vez cada 2500 años aproximadamente; es decir, tiene una probabilidad del 2 % de ser superado en 50 años. El término se utiliza específicamente en los códigos de construcción generales, que son los que la gente suele ocupar; en muchas localidades, los códigos de construcción exigen que los edificios no esenciales se diseñen para la "prevención del colapso" en caso de un EMC, de modo que el edificio permanezca en pie —lo que permite la seguridad y la evacuación de los ocupantes— en lugar de garantizar la supervivencia estructural total del edificio.

MCE, un término mucho más detallado y riguroso, significa "terremoto máximo creíble" ^{[ 8 ] [ 9 ],} que se utiliza en el diseño de rascacielos e infraestructuras civiles de mayor envergadura, como presas, donde un fallo estructural podría provocar otras consecuencias catastróficas. Estos MCE podrían requerir la determinación de más de un evento sísmico específico, dependiendo de la variedad de estructuras incluidas ^{[ 10 ] .}

Algunos mapas publicados por el USGS muestran la aceleración máxima del suelo con una probabilidad de excedencia del 10 % en 50 años, medida en metros por segundo al cuadrado . Para algunas zonas de EE. UU., el Proyecto Nacional de Cartografía de Peligros Sísmicos (NSHMP) de 2008 generó mapas de peligro sísmico que muestran la aceleración máxima (como porcentaje de la gravedad ) con una probabilidad de excedencia del 2 % en 50 años. Temblor , una empresa fundada en 2014, ofrece una clasificación de peligro sísmico para todo el territorio continental de EE. UU. Este servicio es gratuito y sin publicidad para el público. La clasificación de peligro "se basa en la probabilidad de experimentar fuertes sacudidas (aceleración máxima del suelo de 0,4 g) en 30 años, según el modelo de peligro NSHMP del USGS de 2014". ^{[ 11 ]}

Los mapas globales de peligro sísmico presentan de manera similar el nivel de ciertos movimientos del suelo que tienen una probabilidad de excedencia del 10 % (o una probabilidad de no excedencia del 90 %) durante un período de 50 años (que corresponde a un período de retorno de 475 años). ^{[ 12 ]}

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