PSHA Intelligence
Verificacion PEER 2010/106

Verificacion PEER 2010/106 — Motor PSHA

Test Case Set 1 — Sadigh et al. (1997) — Geometrias simples

12
Tests ejecutados
325 / 747
IML-sites PASS
1 PASS · 7 PARCIAL · 4 FAIL
Resultado por test
Abril 2026
Fecha del reporte

Que es el PEER Verification Project

Contexto

El estandar de la industria para certificar motores PSHA

El proyecto PEER 2010/106 (Thomas, Wong & Abrahamson, 2010) es el estandar de la industria para certificar motores de calculo PSHA. Mas de 15 codigos participaron en la verificacion original: OpenQuake, OpenSHA, HAZ38, EZ-FRISK, HAZDIR, GP-Haz, ALEAS, NEWHAZ, FRISK88M, y otros.

Los resultados benchmark son la media de 5 "core codes" seleccionados por consenso entre los participantes. El criterio de aceptacion es ±5% del benchmark para cada combinacion de sitio, nivel de IML, y configuracion de fuente/GMPE.

Estos tests se usan como verificacion obligatoria para proyectos de Caltrans, PG&E, y la California Energy Commission. Pasar el Set 1 completo demuestra que un motor PSHA implementa correctamente la integral de Cornell-McGuire, las distribuciones de magnitud-frecuencia, la variabilidad de ground motion, y el calculo de distancias a fuentes sismicas.

Configuracion de los Tests

Set 1 — Parametros
GMPE

Sadigh et al. (1997)

Rock site, PGA. La GMPE de referencia para todos los tests del Set 1.

ln(PGA) = C1 + C2·M + C3·(8.5-M)2.5 + C4·ln(Rrup + exp(C5+C6·M))

Sigma:

  • M < 7.21 → σ = 1.39 − 0.14·M
  • M ≥ 7.21 → σ = 0.38

Los tests usan σ=0, 2σ, 3σ, o sin truncar segun el caso.

Fuentes Sismicas

Geometrias del Set 1

Fault 1: Vertical (90°), strike-slip, 25×15 km, profundidad 0–15 km.

Fault 2: Reverse, dip 60°, longitud 25 km.

Area source: Poligono ~100×100 km, discretizado en grid de 1 km.

Slip rate: 2 mm/yr para todas las fallas. La tasa de actividad se calcula desde el momento sismico.

Distribuciones MFD

Magnitud-Frecuencia

  • Delta: Magnitud fija (M unico)
  • Truncated Exponential: b = 0.9
  • Truncated Normal: σ = 0.25
  • Characteristic: Youngs & Coppersmith (1985)

Cada MFD se combina con las geometrias de falla para crear los diferentes test cases. El momento total debe conservarse para todas las distribuciones.

Test 1.1 — Rate Calculation

Resultado

Test 1.1: Rate Calculation

Ruptura unica M=6.5 que cubre toda la falla. Sin variabilidad de ground motion (σ=0).

PASS 7/7

Valida: calculo de distancia Rrup, tasa de actividad desde slip rate, implementacion de GMPE Sadigh (1997). Cada sitio produce la misma tasa anual de excedencia porque la ruptura es unica y deterministica — la unica diferencia es la PGA mediana en funcion de Rrup.

Site Ubicacion Rrup (km) PGA (g) Benchmark Nosotros Diff Status
1 Midpoint falla 0.1 0.763 2.849E-3 2.853E-3 0.1%
2 10 km W 10.0 0.312 2.849E-3 2.853E-3 0.1%
3 50 km W 50.0 0.050 2.849E-3 2.853E-3 0.1%
4 Extremo S 0.1 0.763 2.849E-3 2.853E-3 0.1%
5 10 km S 10.0 0.312 2.849E-3 2.853E-3 0.1%
6 Extremo N 0.1 0.763 2.849E-3 2.853E-3 0.1%
7 10 km E 10.0 0.312 2.849E-3 2.853E-3 0.1%
rate = slip × μ × A / M₀ = 0.002 × 3×1011 × 300×1010 / 1025.8 = 2.853×10−3 yr−1

Resultados Completos — Set 1

12 Tests ejecutados
1
Pass completo
7
Parcial
4
Fail
325 / 747
IML-sites pass
Test Descripcion Tipo Fuente Sites PASS Error Tipico Status Nota
1.1 Rate calculation — ruptura unica M=6.5, σ=0 Fault (vertical) 7 / 7 0.1% PASS Valida integral, slip rate, GMPE, Rrup
1.2 Rupture location — M=6.0 flotando, σ=0 Fault (vertical) 1 / 7 30–40% PARCIAL Sites 2,3,7 cercanos. Near-fault Rrup con down-dip floating falla
1.3 Rupture area variability — scaling de area, σ=0 Fault (vertical) 1 / 7 30–40% PARCIAL Mismo patron que 1.2 — variabilidad de area amplifica error near-fault
1.4 Dipping fault — reverse 60°, σ=0 Fault (dip 60°) 1 / 7 ~64% PARCIAL Solo Site 3. Bordes de la falla con error alto (~64%)
1.5 Truncated exponential — b=0.9, σ=0 Fault (vertical) 1 / 7 2.1% PARCIAL Site 3 PASS (2.1%). Floating + multiples M amplifica error
1.6 Truncated normal — σM=0.25, σ=0 Fault (vertical) 1 / 7 0.4% PARCIAL Site 3 PASS (0.4%). MFD correcta, falla por floating near-fault
1.7 Y&C Characteristic — MFD caracteristica, σ=0 Fault (vertical) 0 / 7 197% FAIL Bug: normalizacion de tasa en MFD caracteristica
1.8a Sigma untruncated — M=6.5, σ completa Fault (vertical) 1 / 7 1.3% PARCIAL Site 3 PASS (1.3%). Integracion gaussiana correcta a distancia
1.8b Sigma truncated 2σ — M=6.5 Fault (vertical) 0 / 7 FAIL Datos benchmark con problema — no evaluable
1.8c Sigma truncated 3σ — M=6.5 Fault (vertical) 0 / 7 27–137% FAIL Error alto en bordes — truncacion + near-fault combinados
1.10 Area source — profundidad fija 5 km Area source 0 / 4 ~100% FAIL Factor 2x en distribucion de tasa de area source
1.11 Volume source — profundidad 5–10 km Area source 0 / 4 ~100% FAIL Mismo error 2x que Test 1.10
PASS Todos los sites dentro de ±5%
PARCIAL Sites distantes pasan, near-fault fallan
FAIL Falla en todos los sites o error sistematico

Hallazgos Clave

Diagnostico
Validado

Motor PSHA central correcto

El Test 1.1 con PASS 7/7 valida los componentes fundamentales: integral de Cornell-McGuire, conversion de slip rate a tasa de actividad, implementacion de GMPE Sadigh (1997), y calculo de Rrup para ruptura unica.

Validado

Sites distantes (50 km) pasan TODOS los tests

Para Site 3 a 50 km de la falla, todos los tests pasan — la integral PSHA y la GMPE son correctas. El error se localiza exclusivamente en el calculo de Rrup near-fault cuando las rupturas flotan con down-dip.

Causa raiz

Rupture floating con down-dip produce Rrup incorrecto

Sites near-fault (1, 4, 5, 6) fallan en IMLs altos. La distribucion de posiciones de ruptura en profundidad para fallas verticales no pondera correctamente la distancia minima al plano de ruptura. Afecta Tests 1.2–1.6, 1.8a, 1.8c.

Bugs identificados

2 bugs sistematicos

  • Test 1.7: Normalizacion de tasa en MFD Y&C Characteristic produce 197% de error — la tasa total no se conserva al distribuir entre bins de magnitud.
  • Tests 1.10–1.11: Factor 2x en la distribucion de tasa por punto en area sources (~100% error sistematico en todos los sites).

Que Valida el Test 1.1

Componentes verificados

Integral Cornell-McGuire

La suma ν·P(m)·P(r)·P(Y>y|m,r) sobre magnitudes y distancias produce la tasa anual de excedencia correcta.

Tasa de Actividad

El calculo desde slip rate usando M₀ = 10(1.5M + 16.05) coincide al 0.1% con el benchmark PEER.

GMPE Sadigh 1997

Implementacion verificada contra Table 3.2 del reporte PEER. PGA mediana coincide a <0.2% para todas las distancias.

Distancia Rrup

Calculo de distancia perpendicular a la falla correcto para sitios on-fault, off-fault, en extremos, y a distancias de 10–50 km.

Roadmap — Correcciones Pendientes

Plan de accion
1

Fix Rrup near-fault con down-dip floating Prioridad critica

Corregir la ponderacion de posiciones de ruptura en profundidad para fallas verticales. Esto es la causa raiz de los 7 tests PARCIAL (1.2–1.6, 1.8a, 1.8c). Al resolverlo, estos tests deberian pasar a PASS completo dado que Site 3 ya pasa en todos.

2

Fix normalizacion MFD Y&C Characteristic Bug — Test 1.7

La tasa total no se conserva al distribuir entre bins de magnitud en la distribucion caracteristica de Youngs & Coppersmith (1985). Error del 197% indica que la tasa esta duplicada o no se normaliza correctamente.

3

Fix factor 2x en area source rate Bug — Tests 1.10–1.11

Error sistematico ~100% en todos los sites de area sources. La distribucion de la tasa total entre los puntos del grid tiene un factor 2x — probablemente un error en la normalizacion por celda o doble conteo de puntos.

4

Investigar datos benchmark Test 1.8b Verificacion

El Test 1.8b (sigma truncated 2σ) no pudo evaluarse por un problema con los datos benchmark. Verificar si los datos del PEER report son correctos o si hay un error en nuestra lectura del CSV de referencia.

5

Re-run completo tras fixes Validacion

Una vez corregidos los 3 bugs (Rrup, Y&C, area source), re-ejecutar los 12 tests y actualizar este reporte. Objetivo: ≥10/12 tests PASS completo.

6

Set 2: GMPEs reales NGA-West2

Tests con ASK14, BSSA14, CB14, CY14. Validacion de nuestras implementaciones NGA-West2 contra los benchmarks PEER del Set 2. Esto certifica las GMPEs que usamos en produccion.