CAPRA Robot Modules

The CAPRA Robot platform (Comprehensive Approach to Probabilistic Risk Assessment) incorporates modules for 8 different hazards and 6 exposure and vulnerability modules. In all cases, hazard is represented in a fully probabilistic way, following an event-based approach as required for risk assessment.

Geological Hazards

  • Strong Motion Analyst (SMA) es un procesador de información sísmica que implementa metodologías para el procesamiento de señales, análisis de efectos de sitio, modelos de atenuación y catálogos sísmicos.
  • El SMA implementa varías funciones de procesamiento de señales, incluyendo: corrección de la línea de base, escala, corte de periodos, filtros, respuesta SDF, derivadas, integrales, energía y descomposición (en una serie de componentes de banda estrecha que son los sumandos de la señal original), entre otras. En términos de análisis espectral, el SMA calcula: espectro de Fourier, espectro de respuesta, densidad espectral, diagrama de Husid y diagrama de flujo de energía. El programa admite las siguientes operaciones entre señales: funciones de transferencia, correlación cruzada, suma, resta, rotación y los componentes principales de movimiento. Adicionalmente, el SMA incluye varias herramientas para comparación de tiempos registrados y espectros, así como características de procesamiento en lotes y puede generar acelerográmas sintéticos usando tanto el modelo estocástico de Boore (1983) como el módelo hibrido de Bernal-Cardona (2017).
  • EEl SMA ejecuta una respuesta dinámica unidimensional de una estratigrafía de suelo blando usando el método no lineal 1D y la matriz de propagación de Thompson-Haskel. Los resultados incluyen: acelerográmas de superficie, espectro de respuesta, funciones de transferencia de Fourier y función de transferencia del espectro de respuesta. Los resultados pueden ser post procesados directamente en el programa o exportados para análisis posteriores. Adicionalmente, el SMA tiene la capacidad de calcular relaciones de atenuación con base en un módelo de espectro de fuente.
  • El modelo puede ser configurado para obtener funciones específicas para regiones en las que se conocen los parámetros sísmicos que conforman el modelo. Los módelos de atenuación generados pueden ser exportados a un formato compatible con CRISIS 2015. SMA realiza análisis residuales de cualquier GMPE y calibración de funciones de atenuación de movimiento fuerte con base en un modelo de espectro de fuente. Finalmente, SMA incluye una base de datos de movimiento fuerte que contiene acelerogramas tomados de dos fuentes principales: la red Nacional de Acelerogramas de Colombia (operada por el Servicio Geológico Colombiano), y el proyecto NGA de PEER.
  • R-CRISIS es el módulo de amenazas sísmica y de tsunami. Es una herramienta versátil para realizar el análisis probabilista de amenaza sísmica (PSHA).
  • Desde su primera versión desarrollada en 1998, CRISIS ha sido utilizado en diferentes proyectos de evaluación de amenaza sísmica alrededor del mundo. Los resultados obtenidos en las evaluaciones realizadas con R-CRISIS se ajustan perfectamente a los resultados considerados válidos en la más reciente edición del proyecto PEER para validación de software para cálculos sísmicos. R-CRISIS, admite la definición de fuentes sísmicas como: Plano fuente, área fuente, línea, sismicidad suavizada, fuente puntual, ruptura de OpenQuake y falla rectangular.
  • R-CRISIS tiene implementados diferentes modelos de ocurrencia de terremotos, tales como: Characteristic earthquake, Non-poissonian and Gridded (smooth) seismicity. R-CRISIS facilita el uso de diferentes modelos de predicción de movimiento sísmico (Ground Motion Prediction Models, GMPM), actualmente, incorpora más de 60 modelos GMPM. Adicionalmente, también permite el uso de modelos definidos por el usuario. Con esta información, R-CRISIS arroja los siguientes resultados: Mapas de amenaza, espectros de amenaza uniforme, desagregación M-R, desagregación M-R-Epsilon, escenarios sísmicos/mapas de movimiento sísmico y conjunto de eventos (archivo CAPRA ame). Finalmente, R-CRISIS incluye un módulo para el cálculo de amenaza por tsunami tectónicos.
  • Conozca más sobre R-CRISIS (En inglés).
  • SMS es un programa para la construcción de modelos geotécnicos de respuesta sísmica para la evaluación de efectos de sitio en las ciudades. Este programa implementa el enfoque de microzonificación de Bernal (2014) y el de Bernal-Cardona (2015).
  • El desarrollo del módelo de respuesta sísmica del SMS es secuencial. Los pasos para la conformación del módelo son: 1) Geometría: entrada de módelos geométricos 3D de las formaciones geológicas; 2) Datos de campo: Datos de exploración en campo con información geotécnica recolectada a través de pruebas de laboratorio, 3) Propiedades geotécnicas: Definición, en profundidad, de las propiedades geotécnicas asociadas con formaciones geológicas, 4) Registros sísmicos: Movimientos fuertes para el análisis de la respuesta de depositos de suelo blando (basados en acelerogramas reales del espectro teórico de Fourier), 5) Sitios de cálculo: Definición de los sitios de cálculo (el programa genera estratigrafías sintéticas en estas localizaciones), 6) Análisis de respuesta:
  • Configuración y cálculo de la respuesta dinámica del suelo en las localizaciones definidas, con base en la información ingresada con anterioridad, 7) Exportación: Se incluyen varias herramientas de exportación, 8) Postprocesamiento: Herramientas de postprocesamiento para la definición del espectro de diseño elástico basadas en los resultados de la respuesta sísmica y el cálculo de la amenaza. Espectros de amenaza uniforme pueden ser armonizados con cualquiera de las fórmulas de diseño de espectros admitidas por el programa (Incluye ACI, IBC, Eurocode y ASCE).
  • VHAST (Volcanic Hazard Analysis and Simulation Tool) implementa un enfoque de evaluación probabilista de la amenaza basado en simulación de erupciones.
  • Con base en la historia de erupciones de un volcán, y por cada uno de los productos volcánicos, se define una magnitud de erupción y se calcula la tasa de excedencia anual de magnitud. Las tasas de excedencia dan cuenta del número de veces, por año, que un valor de magnitud es igualado o excedido en una erupción.
  • Para cada magnitud, se definen parámetros de intensidad (que definen el alcance final de los productos volcánicos). Cada parámetro de intensidad es modelado como una variable aleatoria, permitiendo la simulación de una gran cantidad de erupciones estocásticas para cada valor de magnitud. Cada simulación resulta en una distribución geográfica de los productos volcánicos, en términos de variables aleatorias reticuladas. VHAST implementa metodologías para la evaluación de lahares, flujos de lava, flujos piroclásticos (PDC), y caída de rocas, dentro del enfoque probabilista basado en eventos.
  • El Landslide Hazard Mapper proporciona herramientas para la evaluación probabilista de amenaza de deslizamiento.
  • En el LHM, la amenaza de deslizamiento se divide en dos componentes principales: la susceptibilidad a deslizamientos y los factores desencadenantes. La susceptibilidad a deslizamientos mide la probabilidad de ocurrencia de deslizamiento en cada ubicación, basado en las características intrínsecas del sitio tales como: pendiente, condiciones del suelo, cobertura vegetal, entre otras. Esta es una medida “estática” de la amenaza, dado que es calculada usando el estado actual de un sitio que no necesariamente haya sufrido deslizamientos.
  • Esta evaluación es realizada usando un modelo de caja negra en el cual una red neuronal artificial (ANN) es entrenada para clasificar cada sitio como susceptible o no (en términos de su probabilidad de ser susceptible) como una función de las características intrínsecas mencionadas.
  • Los factores desencadenantes están relacionados con acciones externas a las condiciones estáticas del sitio. Estos están dados como un conjunto de eventos sísmicos o precipitaciones, con umbrales definidos tanto para la aceleración sísmica como para la intensidad de precipitación. El LHM calcula la probabilidad de excedencia de dichos umbrales dada la ocurrencia de un evento desencadenante y posteriormente calcula la probabilidad de deslizamiento para cada sitio.

Hydrometeorological Hazards

  • El SRM es el módulo de CAPRA para precipitación. Este está basado en el análisis espacial de patrones de precipitación en una región, en términos de curvas PADF.
  • El objetivo es establecer la relación entre la media máxima de profundidad de precipitación (P), el área (A) sobre la cual llueve, la duración (D) de la precipitación y la frecuencia (F) con la cual ocurre un evento con dichas características de profundidad, cobertura espacial y duración.
  • Adicionalmente, se analizan isoyetas históricas para definir patrones típicos de distribución espacial de eventos de precipitación, así se pueden determinar las localizaciones preferenciales de dichos patrones dentro del área analizada. Con estos componentes (e.g. curvas PADF, patrones típicos y localización preferencial) el SRM puede generar eventos sintéticos de precipitación. Los resultados generados por el SRM son compatibles tanto con el módulo de deslizamientos y el modelo hidrológico para amenaza de inundaciones fluviales.
  • Flood Analyst (FA) es el módulo CAPRA para la amenaza de inundación. Dentro del FA, se modela la respuesta hidrológica de la cuenca río a través del modelo modificado de Clark (modClark), el cual da cuenta de los procesos de transformación de escorrentía de translación y atenuación. En el enfoque modClark, la cuenca es rasterizada y cada pixel es modelado utilizando el modelo original de Clark y un momento específico de llegada a la salida de la cuenca. Los hidrográficos contribuidos por cada pixel son añadidos coherentemente para obtener el resultado del modelo hidráulico.
  • Desde su primera versión desarrollada en 1998, CRISIS ha sido utilizado en diferentes proyectos de evaluación de amenaza sísmica alrededor del mundo. Los resultados obtenidos en las evaluaciones realizadas con R-CRISIS se ajustan perfectamente a los resultados considerados válidos en la más reciente edición del proyecto PEER para validación de software para cálculos sísmicos. R-CRISIS, admite la definición de fuentes sísmicas como: Plano fuente, área fuente, línea, sismicidad suavizada, fuente puntual, ruptura de OpenQuake y falla rectangular.
  • El motor hidráulico del FA es HEC-RAS 5 (US Army Corps of Engineers, 2015). HEC-RAS es un software ampliamente utilizada para el análisis hidráulico de ríos. La versión 5 de HEC-RAS permite el acoplamiento de modelos hidráulicos 1D y 2D, así como obras de mitigación de inundaciones como diques. El FA automatiza la ejecución de HEC-RAS de forma que los hidrográficos obtenidos de la respuesta de la cuenca a cada tormenta estocástica (calculada en el SRM) son usados como entrada para el modelo hidráulico. Después de que el HEC-RAS ha completado el análisis hidráulico, el FA recoge los resultados y construye un escenario de inundación por cada tormenta ingresada.
  • Conozca más sobre Flood Analyst (En inglés).
  • SMS es un programa para la construcción de modelos geotécnicos de respuesta sísmica para la evaluación de efectos de sitio en las ciudades. Este programa implementa el enfoque de microzonificación de Bernal (2014) y el de Bernal-Cardona (2015).
  • El desarrollo del módelo de respuesta sísmica del SMS es secuencial. Los pasos para la conformación del módelo son: 1) Geometría: entrada de módelos geométricos 3D de las formaciones geológicas; 2) Datos de campo: Datos de exploración en campo con información geotécnica recolectada a través de pruebas de laboratorio, 3) Propiedades geotécnicas: Definición, en profundidad, de las propiedades geotécnicas asociadas con formaciones geológicas, 4) Registros sísmicos: Movimientos fuertes para el análisis de la respuesta de depositos de suelo blando (basados en acelerogramas reales del espectro teórico de Fourier), 5) Sitios de cálculo: Definición de los sitios de cálculo (el programa genera estratigrafías sintéticas en estas localizaciones), 6) Análisis de respuesta:
  • Configuración y cálculo de la respuesta dinámica del suelo en las localizaciones definidas, con base en la información ingresada con anterioridad, 7) Exportación: Se incluyen varias herramientas de exportación, 8) Postprocesamiento: Herramientas de postprocesamiento para la definición del espectro de diseño elástico basadas en los resultados de la respuesta sísmica y el cálculo de la amenaza. Espectros de amenaza uniforme pueden ser armonizados con cualquiera de las fórmulas de diseño de espectros admitidas por el programa (Incluye ACI, IBC, Eurocode y ASCE).
  • TCHM (Tropical Cyclones Hazard Modeler) es el modulo CAPRA para la amenaza por ciclones tropicales.
  • Este implementa metodologías de cálculo para vientos fuertes, marea de tormenta y precipitación acumulada. Dentro del TCHM, se generan estocásticamente varios ciclones con un modelo basado en registros históricos para pronosticar, para todo un país o región, las condiciones futuras de amenaza por el paso de posibles ciclones tropicales. El TCHM sigue un enfoque de simulación híbrida, en el cual se genera una gran cantidad de trayectorias de ciclones a través de la perturbación de trayectorias históricas, usando técnicas de recorrido aleatorio.
  • Las trayectorias generadas aleatoriamente son posteriormente alteradas por medio de la incorporación de un modelo de equilibrio que considera parámetros de los sistemas atmosféricos oceanicos que influyen en el ciclo de vida de un ciclón tropical. Este enfoque permite simular adecuadamente el fortalecimiento y debilitamiento de los ciclones tropicales mientras avanzan por las trayectorias aleatorias.
  • Una vez el conjunto de trayectorias ha sido definido para el modelo de amenaza (usualmente incluyendo tanto trayectorias históricas como simuladas), los efectos de estos ciclones deben ser evaluados a escala local. Estos efectos son: vientos fuertes, marea de tormenta y precipitaciones fuertes. Para evaluar los efectos de un ciclón tropical en un sitio específico, TCHM utiliza modelos de física, lo que significa que este puede modelar los parámetros físicos involucrados en el ciclo de vida de los ciclones tropicales.
  • Conozca más sobre TCHM(En inglés).

Exposure and Vulnerability

  • La descripción, caracterización y tasamiento del inventario físico de los elementos expuestos para la evaluación probabilista del riesgo, ha sido en cada caso y a cualquier escala, un proceso que ha signifcado un gran desafío para la modelación.
  • Recurriendo a la ley de los grandes números, las caracterizaciones y evaluaciones se han realizado asumiendo que los errores son compensados en los resultados finales al incluir un alto número de bienes expuestos.
  • Exposure editor ofrece herramientas para la creación de bases de exposición geográfica. Los datos son archivados en una base de datos relacional, que incluye los atributos y la geometría de los elementos.
  • Exposure Editor soporta conexiones a Oracle 10G y PostgreSQL. Los datos de exposición pueden ser introducidos y modificados directamente desde el programa, ya sea elemento por elemento o en grupo; estos son interpretados por el programa principal y luego son presentados como capas en un mapa. Exposure Editor tiene las capacidades básicas de un Sistema de Información Geográfica (SIG), que permiten al usuario navegar el mapa y consultar información de las capas visibles. Las bases de exposición pueden ser exportadas a archivos shape (.shp) para su posterior procesamiento en un SIG.
  • Para la evaluación probabilista del riesgo, la vulnerabilidad de los elementos expuestos es modelada usando funciones matemáticas que relacionen la intensidad de la amenaza con los impactos físicos directos.
  • Estas funciones son llamadas funciones de vulnerabilidad y deben estimarse (o asignarse de bases de datos existentes) para cada una de las clases constructivas identificadas en la base de datos de exposición. Las funciones de vulnerabilidad se caracterizan por la variación de momentos estadísticos de la pérdida relativa a la intensidad de la amenaza. Esto permite la estimación de la función de probabilidad de la pérdida para cada nivel de intensidad.
  • Vulnerability Studio es un software especializado en la creación y edición de funciones de vulnerabilidad. Este programa implementa métodos para crear funciones de vulnerabilidad para diferentes intensidades de amenaza tales como: movimiento fuerte, vientos fuertes (ciclones), sobreelevación del mar en la costa (de marea de tormenta o tsunami), presión dinámica del flujo piroclástico, espesor de caída de ceniza y profundidad de inundación.
  • Para sismos, Vulnerability Studio admite diferentes metodologías para crear funciones de vulnerabilidad: los métodos propuestos en ATC-13 (Earthquake Damage Evaluation Data for California; ATC, 1985), capacidad de espectro, curvas de fragilidad y función lognormal. Este puede crear funciones de vulnerabilidad tanto para las pérdidas físicas como las pérdidas humanas. Adicionalmente, Vulnerability Studio incluye una base de datos con todas las funciones de vulnerabilidad utilizadas en el Global Risk Model de los GAR 2013, 2015 y GAR Atlas 2017 de UNISDR. Para acceder a esta base se requiere una conexión de internet. Todas las funciones de vulnerabilidad almacenadas en la base de datos pueden ser editadas dentro del programa.

Risk Assessment

  • CAPRA-GRM es el motor de cálculo de CAPRA. Este calcula la Curva de Excedencia de Pérdidas (CEP) para cualquier base de exposición, para cualquiera de las amenazas incluídas en el modelo, usando un enfoque probabilista. Esto significa que CAPRA-GRM no se basa en enfoques de simulación (como Monte Carlo, por ej) sino en soluciones analíticas para las tasas de excedencia de pérdidas.
  • CAPRA-GRM es capaz de agregar las pérdidas generadas por diferentes amenazas en un resultado multiamenaza. Además de la CEP, CAPRA-GRM también calcula la Pérdida Anual Esperada (PAE) y la Pérdida Máxima Probable (PMP) para el anáisis del portafolio. La PAE es calculada también elemento por elemento.
  • El enfoque holístico para la evaluación del riesgo desarrollado por Cardona y Carreño, ha sido ampliamente utilizado para incoporar los aspectos socioeconómicos a la evaluación del riesgo.
  • Dentro del enfoque holístico (y dentro del EvHo), el riesgo físico (cálculado con CAPRA-GRM) es solo una parte del problema.
  • La otra parte es definida en términos sociales, politicos, ambientales y de aspectos de desarrollo humano que exacerban las condiciones de vulnerabilidad de las comunidades o sectores económicos, agravando las condiciones de un desastre más allá de lo revelado por el riesgo físico. EvHo implementa metodologías del enfoque holístico y aplica la ecuación de Moncho para cuantificar el riesgo total, operando como un postprocesador del CAPRA-GRM para proveer una visión integral y holística del riesgo desde otras perspectivas.

Data Management

  • FileCAT ofrece herramientas de gestión de la información para todo el conjunto de programas de CAPRA.
  • Este programa le permite al usuario hacer una lista, organizar y previsualizar archivos de cualquier tipo de manera fácil y rápida. Dado que muchos de los formatos de archivo utilizados en el paquete CAPRA son específicos para la plataforma, FileCAT incluye funciones de previsualización para los mismos.
  • Además de los formatos CAPRA, FileCAT admite diferentes tipos de archivos como: documentos (PDF, archivos de MS Office, HTML), imágenes (PNG, BMP, JPG, EMF), CAD (DWG, DFX) multimedia (AVI, WMV, MP4, MP3), entre otros. Adicionalmente, FileCAT incluye una caja de herramientas que comprende un conjunto de aplicaciones de Windows, muy útiles para ejecutar procesos pequeños y formatos de conversión.

Información

Contacto

Linkedin Envelope

Ubicación

Carrera 19a # 84 -14,
Bogotá – Colombia.
Todos los derechos Reservados © 2024. Desarrollado por WebMonster.co
Scroll to Top