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CONVENIO CONACYT 2015-1187. PROYECTOS DE DESARROLLO PARA ATENDER PROBLEMAS NACIONALES
El Programa de Mejoramiento de
Resiliencia de Cinco Pasos para
comunidades urbanas en México
13 de AGOSTO de 2018 DR. NORBERTO DOMÍNGUEZ RAMÍREZ SECCIÓN DE ESTUDIOS DE POSGRADO E INVESTIGACIÓN
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA UNIDAD ZACATENCO
INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
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Diálogo con Ingenieros. COLEGIO DE INGENIEROS CIVILES DE MÉXICO. 13-agosto-2018
La siguiente presentación es realizada
En el marco del Programa CONACYT:
Proyectos de Desarrollo Para Resolver Problemas Nacionales
2015-1187:
DESARROLLO DE UN PLAN PILOTO PARA EL
MEJORAMIENTO DE LA RESILIENCIA DE UNA REGIÓN
VULNERABLE A SISMOS Y/O INUNDACIONES,
REPRESENTATIVA DE GRANDES CONCENTRACIONES
URBANAS DE LA REPÚBLICA MEXICANA
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Hagamos un poco de historia…
Los antecedentes de la Resiliencia
1
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Diálogo con Ingenieros. COLEGIO DE INGENIEROS CIVILES DE MÉXICO. 13-agosto-2018
Una situación real y precaria
En los años recientes, la globalización de las actividades humanas acentuada por un acelerado progreso tecnológico de las telecomunicaciones ha permitido observar (prácticamente en tiempo real), el desarrollo y evolución de desastres naturales, sin que esto incida directamente y en forma eficaz en la reducción de sus efectos entre la población:
1
Terremoto
Océano Índico 2004:
230 000 muertos
Sismo de l’Aquila,
Italia 2009: 308 muertos
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Una situación real y precaria
En los años recientes, la globalización de las actividades humanas acentuada por un acelerado progreso tecnológico de las telecomunicaciones ha permitido observar (prácticamente en tiempo real), el desarrollo y evolución de desastres naturales, sin que esto incida directamente y en forma eficaz en la reducción de sus efectos entre la población:
1
Chile 2010: el 6º. Sismo
más fuerte
jamás registrado
en la historia
Haití 2010:
316 000 muertos
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Una situación real y precaria
En los años recientes, la globalización de las actividades humanas acentuada por un acelerado progreso tecnológico de las telecomunicaciones ha permitido observar (prácticamente en tiempo real), el desarrollo y evolución de desastres naturales, sin que esto incida directamente y en forma eficaz en la reducción de sus efectos entre la población:
Japón 2011: Fukushima
1
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Nariai H.(2012), “Fact and cause of Fukushima nuclear power plants accident”, Proceedings of the International Symposium on Engineering Lessons Learned from the 2011 Great East Japan Earthquake, Tokyo, Japan.
La central de energía nuclear de Fukushima Daiichi estuvo expuesta a los
efectos de un gran sismo de 9.0 Mw y a la devastación de un Tsunami el 11
marzo de 2011.
El contexto actual: Fukushima 1
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Los cinco ejes de acción de la Resiliencia
enfocados a la Ingeniería:
El Marco Sendai para la Reducción de Riesgos de Desastres 2015 1
1) Iniciar Programas de Mejoramiento de la Resiliencia ó PMR (“Resiliency Improvement Programme”)
2) Profundizar en el conocimiento fundamental de los fenómenos de riesgo, en el
comportamiento no lineal real de edificaciones y sistemas de infraestructura.
3) Promover la investigación avanzada en: i. métodos numéricos para predecir el estado real de las estructuras; ii. uso de aisladores y iii. otros sistemas de protección.
4) Proponer nuevas metodologías refinadas (Diseño Basado en Resiliencia) que fortalezcan las metodologías simplificadas de ingeniería, integrando aspectos probabilistas.
5) Finalmente, integrar el punto de vista de la comunidad en el desarrollo del PMR, creando conciencia entre la población sobre los diferentes riesgos.
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Y antes que nada…
¿Qué es RESILIENCIA?
2
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Una palabra de moda con múltiples definiciones…
La resiliencia es un término de origen
mecanicista asociado a la
capacidad de recuperación de la forma de un cuerpo luego de haber sido sometido a una carga. Sin embargo…
2
En los últimos veinte años, lo han adoptado en
Sustentabilidad y cambio climático –respecto a la capacidad de adaptación de los ecosistemas-
Manejo del riesgo y recuperación de datos – sobre todo empresas que almacenan y controlan información tipo Google
Recuperación y previsión psicológica de los individuos – tanto durante y después de un shock como ante pérdidas de cualquier tipo
En recuperación de funcionalidad de la sociedad ante desastres extremos – que es la definición que particularmente nos interesa…
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RESILIENCIA
Según la
Organización para la Cooperación y
Desarrollo Económicos
es la capacidad de una comunidad para
recuperarse en el menor tiempo posible
después de que un evento desastroso ocurre interrumpiendo
sus actividades ordinarias, reduciendo y controlando cualquier
crisis a largo plazo así como las inevitables incertidumbres.
OECD (2014) Guidelines for resilience systems analysis, OECD Publishing
2
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Asimismo, la
LEY GENERAL DE PROTECCIÓN CIVIL
la define como
la capacidad de un sistema, comunidad o sociedad
potencialmente expuesta a un peligro para
resistir, asimilar, adaptarse y recuperarse
de sus efectos en un corto plazo y de manera eficiente,
a través de la preservación y restauración de sus estructuras básicas y
funcionales, logrando una mejor protección futura,
y mejorando las medidas de reducción de riesgos.
SEDATU (2016) Guía de Resiliencia Urbana, https://www.gob.mx/sedatu/documentos/guia-de-resiliencia-urbana-2016
2 RESILIENCIA
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Por otra parte, la
AGENCIA DE RESILIENCIA DE LA CDMX
la define como
la capacidad para sobrevivir, crecer y
adaptarse que tienen las personas, comunidades,
empresas y sistemas que están dentro de una
ciudad, independientemente de las tensiones
crónicas e impactos agudos que experimenten.
Agencia de Resiliencia (2016) Estrategia de Resiliencia de CDMX, 100 Ciudades Resilientes
2 RESILIENCIA
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Desde el punto de vista de la Ingeniería Civil,
la RESILIENCIA se refiere a mantener
la seguridad y la funcionalidad tanto de estructuras convencionales (edificios, hospitales, escuelas, museos, etc.)
como de toda la infraestructura
(líneas vitales, puertos, sistemas hidráulicos, centrales eléctricas, etc. )
respecto a riesgos tales como
sismos, huracanes, incendios, etc.
adoptando estándares superiores de construcción e ingeniería.
… y a todo esto ¿qué es RESILIENCIA? 2
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El Proyecto CONACYT 2015-1187…
El PMR5p: Programa de
Mejoramiento de Resiliencia de 5 Pasos
3
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• El Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología de
México (CONACYT) es la agencia gubernamental
encargado de administrar y promover los mayores
proyectos de investigación en México.
Proyectos de Desarrollo para Resolver Problemas Nacionales
• El Proyecto PDCPN 2015-1187:
DESARROLLO DE UN PLAN PILOTO PARA EL MEJORAMIENTO DE LA
RESILIENCIA DE UNA REGIÓN VULNERABLE A SISMOS Y/O
INUNDACIONES, REPRESENTATIVA DE GRANDES CONCENTRACIONES
URBANAS DE LA REPÚBLICA MEXICANA
Fue aprobado en julio de 2016, e inició en enero de 2017
3
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Elaboración de un proyecto de
PMR Programa de Mejoramiento de Resiliencia
Los dos grandes objetivos del PN-2015-1187 3
1
Desarrollo de una Metodología para el
DBR Diseño Basado en Resiliencia
2
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Dos grandes regiones en estudio
Región Urbana Continental
Riesgo Mayor: SISMO A
3
1
2
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Dos grandes regiones en estudio
Región Urbana Costera
Riesgo Mayor: HURACÁN B
3
1
2
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Diálogo con Ingenieros. COLEGIO DE INGENIEROS CIVILES DE MÉXICO. 13-agosto-2018
Elaboración de un proyecto de
PMR Programa de Mejoramiento de Resiliencia
Los dos grandes objetivos del PN-2015-1187 3
1
Desarrollo de una Metodología para el
DBR Diseño Basado en Resiliencia
2
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La concepción del
Programa de Mejoramiento de Resiliencia de 5 pasos
1 ) Filosofía Multi-sistemas:
Una región urbana se compone de varios multi-sistemas, de los cuales el sistema prioritario es el MSC (Multi-Sistema Comunitario)
3
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• Una amplia región urbana se integra de al menos 5 SISTEMAS CLAVE:
La filosofía multi-sistemas (Sistema de Sistemas)
1) Sistema bunker
3
Una estructura en sí misma (museo, hospital,
escuela etc.), junto con sus componentes de
infraestructura
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• Una amplia región urbana se integra de al menos 5 SISTEMAS CLAVE:
2) Sistema empresarial
3 La filosofía multi-sistemas (Sistema de Sistemas)
Un sistema corporativo, productivo y de
servicios que debe mantener funcionando una
parte mínima de sus actividades económicas
(autobuses, alimentos, etc.)
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• Una amplia región urbana se integra de al menos 5 SISTEMAS CLAVE:
3) Sistema Institucional
3 La filosofía multi-sistemas (Sistema de Sistemas)
Un sistema gubernamental/ONG que debe
mantenerse activo ya sea en apoyo a la
comunidad o por la responsabilidad social hacia
sus miembros (IPN, UNAM, CICM, etc.)
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• Una amplia región urbana se integra de al menos 5 SISTEMAS CLAVE:
4) Sistema de movilidad
e interconectividad
3 La filosofía multi-sistemas (Sistema de Sistemas)
Este es un sistema que se vuelve CRÍTICO al
brindar uno de los mayores soportes para la
calma inmediata y la pronta recuperación de
la comunidad
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• Una amplia región urbana se integra de al menos 5 SISTEMAS CLAVE:
5) Sistema comunitario
3 La filosofía multi-sistemas (Sistema de Sistemas)
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La concepción del
Programa de Mejoramiento de Resiliencia de 5 pasos
1) Filosofía Multi-sistemas: Una región urbana se compone de varios multi-sistemas, de los cuales el sistema prioritario es el MSC (Multi-Sistema Comunitario)
2) Multi-Sistema Comunitario: Este sistema se integra de múltiples Células Comunitarias o Barrios Resilientes* que se caracterizan por su economía propia, usos y costumbres. Cada uno debe tener la capacidad de auto-organizarse de forma resiliente.
* Agencia de Resiliencia CDMX
3
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• Una amplia región urbana se integra de al menos 5 SISTEMAS CLAVE:
Sistema
comunitario Cada región urbana debe poseer al menos un
Sistema Crítico Resiliente (SCR), el cual debe
interconectarse a los otros SCR.
3 La filosofía multi-sistemas (Sistema de Sistemas)
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La concepción del
Programa de Mejoramiento de Resiliencia de 5 pasos
1) Filosofía Multi-sistemas: Una región urbana se compone de varios multi-sistemas, de los cuales el sistema prioritario es el MSC (Multi-Sistema Comunitario)
2) Multi-Sistema Comunitario: Este sistema se integra de múltiples Células Comunitarias o Barrios Resilientes* que se caracterizan por su economía propia, usos y costumbres. Cada uno debe tener la capacidad de auto-organizarse de forma resiliente.
3) Sistema Crítico Resiliente: El SCR es un centro de mando que consta de un Núcleo Resiliente y de sus componentes de infraestructura, que deben revisarse de acuerdo al Diseño Basado en Resiliencia (DBR)
3
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• Una amplia región urbana se integra de al menos 5 SISTEMAS CLAVE:
Sistema
comunitario
Es necesario constituir un Grupo Semilla Resiliente
(GSR) para iniciar los trabajos de resiliencia en la
comunidad.
3 La filosofía multi-sistemas (Sistema de Sistemas)
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La concepción del
Programa de Mejoramiento de Resiliencia de 5 pasos
1) Filosofía Multi-sistemas: Una región urbana se compone de varios multi-sistemas, de los cuales el sistema prioritario es el MSC (Multi-Sistema Comunitario)
2) Multi-Sistema Comunitario: Este sistema se integra de múltiples Células Comunitarias o Barrios Resilientes* que se caracterizan por su economía propia, usos y costumbres.
3) Sistema Crítico Resiliente: El SCR es un centro de mando que consta de un Núcleo Resiliente y de sus componentes de infraestructura, que deben revisarse de acuerdo al Diseño Basado en Resiliencia (DBR).
4) Grupo Semilla Resiliente: El GSR debe conformarse por una triada: comunidad-especialistas-autoridades y deben contar con líderes locales y una figura de autoridad
3
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Los actores
que participan
en este modelo
3
AUTORIDADES
ESPECIALISTAS
ACCIONES Y DECISIONES RESILIENTES
La concepción del
Programa de Mejoramiento de Resiliencia de 5 pasos
COMUNIDAD
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La concepción del
Programa de Mejoramiento de Resiliencia de 5 pasos
1) Filosofía Multi-sistemas: Una región urbana se compone de varios multi-sistemas, de los cuales el sistema prioritario es el MSC (Multi-Sistema Comunitario)
2) Multi-Sistema Comunitario: Este sistema se integra de múltiples Células Comunitarias o Barrios Resilientes* que se caracterizan por su economía propia, usos y costumbres.
3) Sistema Crítico Resiliente: El SCR es un centro de mando que consta de un Núcleo Resiliente y de sus componentes de infraestructura, que deben revisarse de acuerdo al Diseño Basado en Resiliencia (DBR).
4) Grupo Semilla Resiliente: El GSR debe conformarse por una triada: comunidad-especialistas-autoridades y deben contar con líderes locales y una figura de autoridad.
5) Modelo Dinámico de 7 Capas: La región urbana así formulada, puede conceptualizarse en un Modelo Multi-capas evolutivo en el cada Sistema puede ocupar una capa
3
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3
Término acuñado por la Agencia de Resiliencia CDMX
La concepción del
Programa de Mejoramiento de Resiliencia de 5 pasos
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La concepción del
Programa de Mejoramiento de Resiliencia de 5 pasos
1) Filosofía Multi-sistemas: Una región urbana se compone de varios multi-sistemas, de los cuales el sistema prioritario es el MSC (Multi-Sistema Comunitario)
2) Multi-Sistema Comunitario: Este sistema se integra de múltiples Células Comunitarias o Barrios Resilientes* que se caracterizan por su economía propia, usos y costumbres.
3) Sistema Crítico Resiliente: El SCR es un centro de mando que consta de un Núcleo Resiliente y de sus componentes de infraestructura, que deben revisarse de acuerdo al Diseño Basado en Resiliencia (DBR).
4) Grupo Semilla Resiliente: El GSR debe conformarse por una triada: comunidad-especialistas-autoridades y deben contar con líderes locales y una figura de autoridad.
5) Modelo Dinámico de 7 Capas: La región urbana así formulada, puede conceptualizarse en un Modelo Multi-capas evolutivo en el cada Sistema puede ocupar una capa.
6) Programa de Mejoramiento de Resiliencia de Cinco Pasos: El Programa puede ser adoptado por la triada comunidad-especialistas-autoridades de forma natural y simple siguiendo la secuencia de los dedos de la mano
3
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Descripción del PMR5p
Un plan de cinco pasos
3
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Una primera aplicación exitosa
El PMR5p explicado mediante su
aplicación en el IPN
4
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El campus de la ESIA UZ IPN 4 6000 estudiantes
de licenciatura
350 estudiantes de posgrado
597 profesores
48 investigadores
25 funcionarios
175 administrativos
¿? Afanadores
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El Grupo Semilla Resiliente 4 2015 - Capítulo Estudiantil del ACI
Nucleación (Grupo-Semilla-Resiliente) 1
Grupo Semilla Resiliente - 2018
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División Política y administrativa De la Ciudad de México (CDMX)
El PMR5p aplicado en ESIA UZ IPN
Nucleación (Grupo-Semilla-Resiliente) 1 4
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Consulta Pública y Detección del Núcleo Resiliente 2
13%
43%
40%
4%
Nivel de daño aceptable
• Ningún daño • Daño mínimo • Daño considerable • Daño extremo
71%
12%
13%
3% 1%
Tiempo de respuesta aceptable
• 1-12 horas • 12-24 horas • 1-7 días • 1 semana- 1 mes • 6 meses – 1 año
El PMR5p aplicado en ESIA UZ IPN 4
86%
3% 6%
3% 2%
Fenómeno de mayor riesgo en la escuela
• Sismo • Inundación • Incendio • Explosión • Otros
44%
31%
0%
2%
3% 10%
2%
2% 1%
3%
2%
Estacionamiento
Explanada
Ninguno
Área de posgrado
Edificios
Canchas
Laboratorios
Auditorio
Escaleras
Biblioteca
Gestión Escolar
6%
1%
84%
3%
1%
2% 1% 1%
1%
Laboratorios
Todos
Edificios 10, 11, 12
Auditorio
Biblioteca
Estacionamiento
Áreas verdes
Explanada
Cafetería
Los lugares más seguros y más inseguros para quedarse en la escuela
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Diseño Basado en Resiliencia (RBD) 3 Modelo MEGA
Campus ESIA Zacatenco
4 El PMR5p aplicado en ESIA UZ IPN
Modelo MACRO
BIBLIOTECA
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Acciones y Decisiones 4
• Acciones Activas: aquellas
enfocadas a transformar de forma
profunda la situación actual de
una región urbana, necesitando el
soporte político y económico del
gobierno local
• Acciones Pasivas: provisiones
mínimas a ser ejecutadas con la
colaboración de la comunidad –
sin recursos adicionales
El PMR5p aplicado en ESIA UZ IPN 4
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Un plan con acciones urgentes para el IPN
Un urgente plan de acciones post-sísmicas
Acción 1: Inspección visual de las instalaciones
Acción 2: monitoreo de vibraciones ambientales
Acción 3: Integración de un Comité de Seguridad
Estructural
Acción 4: Pruebas no destructivas para materiales
Acción 5: Evaluación del estado real de la seguridad de
las edificaciones
Acción 6: Campañas de información
Acción 7: Análisis Avanzado de los edificios principales y
propuestas de reforzamiento
Acción 8: Reparación de daños locales
Acción 9: Implementación del PMR5p en cada escuela del
IPN
4
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El panorama del PMR5p en el IPN 4
= TTZ TECAMACHALCO
TICOMÁN
ZACATENCO
¿Fue EFICAZ la participación de la comunidad politécnica
para el IPN, para la CDMX, y para el País en general?
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Diálogo con Ingenieros. COLEGIO DE INGENIEROS CIVILES DE MÉXICO. 13-agosto-2018
El panorama del PMR5p en el IPN 4 Implementación y Retroalimentación 5
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Diálogo con Ingenieros. COLEGIO DE INGENIEROS CIVILES DE MÉXICO. 13-agosto-2018
El panorama del PMR5p en el IPN 4 Implementación y Retroalimentación 5
• Catastro de las instalaciones del IPN y mapas de riesgo
• Protocolo de acción del CISER-IPN en caso de un evento extremo
• Protocolo de evaluación de edificaciones del IPN en apoyo del POI
• Implementación de Programas de Mejoramiento de Resiliencia
• Construcción de una base de datos de registros geotécnicos, modelos numéricos y registros de desplazamientos y verticalidad para el control, monitoreo y seguimiento de todas las instalaciones del IPN
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El inicio de los trabajos en la región costera
Estudio del caso: Juchitán de Zaragoza, Oaxaca
5
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Diálogo con Ingenieros. COLEGIO DE INGENIEROS CIVILES DE MÉXICO. 13-agosto-2018
Sismo en México: 8.2 Mw, 7 de septiembre de 2017
Juchitán, Oaxaca
5
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Juchitán, Oaxaca … hoy
5
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Juchitán… hoy 5
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Juchitán… hoy 5
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Diálogo con Ingenieros. COLEGIO DE INGENIEROS CIVILES DE MÉXICO. 13-agosto-2018
Juchitán… hoy 5
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Diálogo con Ingenieros. COLEGIO DE INGENIEROS CIVILES DE MÉXICO. 13-agosto-2018
El nacimiento del Grupo Semilla Resiliente en Juchitán 5
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Diálogo con Ingenieros. COLEGIO DE INGENIEROS CIVILES DE MÉXICO. 13-agosto-2018
El nacimiento del Grupo Semilla Resiliente en Juchitán 5
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Diálogo con Ingenieros. COLEGIO DE INGENIEROS CIVILES DE MÉXICO. 13-agosto-2018
Una última reflexión: ¿Esperar a Sufrir para Actuar?
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JAPÓN DESPUÉS DE TOHOKU-2011
Un área de interés: los niños de Japón
MIRAIKAN, el Museo de Ciencias para los Niños
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Diálogo con Ingenieros. COLEGIO DE INGENIEROS CIVILES DE MÉXICO. 13-agosto-2018
JAPÓN DESPUÉS DE TOHOKU-2011
Un área de interés: los niños de Japón
Un equipo de
investigadores de élite ha
sido reunido para resolver
algunos de los problemas
más difíciles usando
matemáticas. Necesitamos
que te conviertas en el
8vo. Miembro del equipo
y los ayudes empleando
modelos matemáticos…
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Diálogo con Ingenieros. COLEGIO DE INGENIEROS CIVILES DE MÉXICO. 13-agosto-2018
JAPÓN DESPUÉS DE TOHOKU-2011
Un área de interés: los niños de Japón
Misión 6: Previsiones para las réplicas
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Diálogo con Ingenieros. COLEGIO DE INGENIEROS CIVILES DE MÉXICO. 13-agosto-2018
Contacto
Dudas o comentarios
Dr. Norberto Domínguez Ramírez
Jefatura de la Sección de Estudios de Posgrado e
Investigación ESIA UZ
Ext. 53120
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Agradecemos al
Comité de Resiliencia de la Infraestructura del CICM
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El Grupo de Resiliencia de la ESIA Zacatenco dedicamos esta presentación a:
Itzel Víctor Ponce
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GRACIAS POR SU ATENCIÓN
La Técnica al Servicio de la Patria
= TTZ TECAMACHALCO
TICOMÁN
ZACATENCO
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La simulación numérica como recurso de ingeniería
Diseño Basado en Resiliencia desde la perspectiva del
análisis numérico avanzado
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Modelación multi-escalas
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Diseño Basado en Resiliencia
A MIcro-escala
Modelos no lineales adecuados
Fenómenos de daño en CR -> amortiguamiento
B MAcro-escala
Elementos finitos recomendables
Amortiguamiento variable > análisis sísmico
Análisis con sistemas de aislamiento
Análisis de acoplamiento Multi-riesgos
Estrategia multi-escalas MICRO-MACRO
C MEga-escala
Metodología para el análisis del Sistema Crítico Resiliente
Ensayo y prueba de algunos casos de SCR empleando el
modelo DBR
Simulación de las interacciones entre
inmuebles/instalaciones/ infraestructura/suelo
Estrategia multi-escalas MACRO-MEGA
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Diseño Basado en Resiliencia
• La consulta pública permitió identificar a la Biblioteca como el
Núcleo Resiliente del Sistema Crítico Resiliente.
Luis Botello Granillo (2017): Modelación de una región urbana en el marco del Diseño Basado en Resiliencia
Construcción de mallado en GMSH (transferencia a FEAP via GtoF)
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ETAPA 1: modelo a la escala MEGA
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Señal sísmica registrada
El 19 de septiembre de 1985
En la Ciudad de México
Análisis sísmico Realizado en FEAP
Diseño Basado en Resiliencia 5
Luis Botello Granillo (2017): Modelación de una región urbana en el marco del Diseño Basado en Resiliencia
ETAPA 2: Simulación dinámica con fronteras absorbentes en el suelo
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Luis Botello Granillo (2017): Modelación de una región urbana en el marco del Diseño Basado en Resiliencia
Fuerzas y desplazamientos impuesto a
La Biblioteca a partir del modelo MEGA
Diseño Basado en Resiliencia 5 ETAPA 3: Simulación del Núcleo Resiliente a la escala MACRO