Vulnerability Assessment. Basic Concepts

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1 Vulnerability Assessment Basic Concepts 1

2 Risk Assessment: Estimating Losses Hazard Damage Economic Losses Human Vulnerability Exposed assets Applications Application 1 Application 1 Application 1 Application 1

3 Vulnerability Assessment 3

4 UNCERTAINTIES IN THE LOSS ASSESSMENT PROCESS Structural vulnerability How the structure responds to the hazard? Which are the material s capacities? How is the construction quality How is the building damaged? How are the contents damaged?

5 Structural vulnerability Any relevant intensity Damage cost

6 Structural vulnerability Tipification of the existent structures Assignement of damage behaviour models Relate the expected damage and a uncertainty measure with the seismic parameter that dominates the response for an specifict structural tipology

7 Vulnerability functions Admmit probabilistic representation

8 Structural vulnerability components Material Number of stories Geometry Structuration Special conditions

9 Materials REINFORCED CONCRETE STEEL STRUCTURAL MASONRY WOOD

10 Geometry Number of sotires

11 Structuration

12 Vulnerability Constructive types Non-technified

13 Vulnerability Constructive types Earthen structures

14 Vulnerability Constructive types Adobe and Earthen structures

15 Structural systems Masonry

16 Structural systems Confined masonry

17 Vulnerability Constructive types Reinforced masonry

18 Vulnerability Constructive types Wooden structures

19 Vulnerability Constructive types Reinforced concrete frames

20 Structural systems Reinforced concrete walls

21 Structural systems Steel frames

22 APPROACHES TO DEFINE THE STRUCTURAL VULNERABILITY Experimental Laboratory models Shaking tables Wind tunnels Analytical FEM Models Observed damages Damage surveys Damage states for different intensities

23 SEISMIC PERFORMANCE FOR DIFFERENT STRUCTURAL TYPES Experimental

24 STRUCTURAL PERFORMANCE FOR DIFFERENT STRUCTURAL TYPES Experimental

25 STRUCTURAL PERFORMANCE FOR DIFFERENT STRUCTURAL TYPES Experimental

26 STRUCTURAL PERFORMANCE FOR DIFFERENT STRUCTURAL TYPES Experimental

27 Vulnerability assessment Analtytical procedures

28 Vulnerability assessment Analtytical procedures

29 Vulnerability assessment Analtytical procedures

30 Vulnerability Assessment Wind vulnerability 30

31 Vulnerability functions Wind speed Viento succión o presión Viento L succión presión o succión succión presión presión inclinación sotavento barlovento H H presión Viento

32 Vulnerability functions Wind speed Daño [%] 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Velocidad del viento [km/h] Daño [%] Ing. Edificios residenciales 2 pisos Ing. Edificios residenciales 5 pisos Ing. Edificio residenciales 8 pisos Ing. Edificios comercial 2 pisos 100% Ing. Edificio comercial 5 pisos 90% Ing. 80% Edificio comercial 8 pisos 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Velociadad el Viento [km/h] Mamposteria no reforzada 1 piso-2 aguas Mamposteria no reforzada 1 piso-4 aguas Marcos de madera 2 pisos-2 aguas Marcos de madera 2 pisos-4 aguas Mamposteria no reforzada 2 pisos-2 aguas Mamposteria no reforzada 2 pisos-4 aguas Mamposteria no reforzada 1 piso-2 aguas-shuters

33 Vulnerability functions Functions parameters (wind) TIPO ESTRUCTURAL ID DESCRIPCION INTENSIDAD DE DAÑO MEDIO DESVIACION A-SPSB-1 PS1 Cubierta ligera, Fachada en mamposteria B-SLFB-1 LF1 Cubierta ligera, Fachada flexible CP-FLSB-2 LS2 Cubierta ligera, Fachada en mamposteria MC-RC SM-4 CS4 Cubierta en concreto, Fachada en mamposteria MC-RC SM-5 CS5 Cubierta en concreto, Fachada en mamposteria MC-RLSB-2 LS2 Cubierta ligera, Fachada en mamposteria MR-RCSB-2 CS2 Cubierta en concreto, Fachada en mamposteria MR-RLSB-2 LS2 Cubierta ligera, Fachada en mamposteria MR-SLSB-1 LS1 Cubierta ligera, Fachada en mamposteria MS-SLSB-1 LS1 Cubierta ligera, Fachada en mamposteria PAA-SLSB-B LS1 Cubierta ligera, Fachada en mamposteria PCR-RCSM-5 CS5 Cubierta en concreto, Fachada en mamposteria DAÑO FISICO MAX W-SLFB-1 LF1 Cubierta ligera, Fachada flexible

34 Vulnerability functions Vulnerability functions (wind) DAÑO FISICO (%) 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% V_PS2(km_h).fvu V_PS1(km_h).fvu V_PF2(km_h).fvu V_PF1(km_h).fvu V_LS3(km_h).fvu V_LS2(km_h).fvu V_LS1(km_h).fvu V_LF2(km_h).fvu V_LF1(km_h).fvu V_CS5(km_h).fvu V_CS4(km_h).fvu 0% INTENSIDAD (Km_h) V_CS2(km_h).fvu V_CS1(km_h).fvu

35 Vulnerability Assessment Flooding Vulnerability 35

36 Vulnerability functions Water depth

37 Flooding vulnerability General expresssion for the flooding level δ = δ N 1 1( ~ t ) ( ) N1max st + δn N T Assessment methodology δ N1max δ ( ~ t N1 ) ~ t = t h N ( Nst Maximum damage level for the maximum water depth Damage for a relative depth over the completly flooded levels 1) Relative depth on the flooded levels h N N T Story height Number of stories N =Ent ( t h st SUP N Water surface level, defined as the superior integer value of the indicated relationship )

38 Vulnerability functions Water depth Daño [%] 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Pórticos de concreto (5pisos) Profundidad [m] Mampostería reforzada (2pisos) Daño [%] 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Altura de agua [cm] Estructura Unifamiliar 1 piso Estructura Unifamiliar >2 piso Contenidos Unifamiliar 1 piso Contenidos Unifamiliar >2 piso

39 Vulnerability functions Functions parameters (flooding) ID INTENSIDAD No PISOS H ENTREPISO (m) INTENSIDAD DE DAÑO % DAÑO Curvatura: C C C C C M M M M M W T T W W

40 Vulnerability functions Vulnerability functions (flooding) DAÑO FISICO (%) 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% I_C1(m).fvu I_C2(m).fvu I_C4(m).fvu I_C5(m).fvu I_C30(m).fvu I_M1(m).fvu I_M2(m).fvu I_M3(m).fvu I_M4(m).fvu I_M5(m).fvu I_R1(m).fvu 0% INTENSIDAD (m) I_T1(m).fvu I_T2(m).fvu

41 Vulnerability Assessment Crops vulnerability 41

42 Vulnerability Flooding in crops areas Considerations Type of crop Water depth Flooding lenght Crop stage (starting, harvest, etc)

43 Vulnerability functions (crops) To generate these curves two scenarios were considered Sowing and vegetative development. Development and harvest. 100% Cultivo Curva Inundación Valor Físico [US$] 90% Plátano 80% Plátano1 CPLP_1 180,163 Plátano2 Pl_2 435,700 70% Caña Caña1 CPLP_1 1,924,880 60% Caña2 CM_2 4,487,370 Loroco 50% Loroco1 CPLP_1 298,620 Loroco2 LP_2 602,435 40% Maíz 30% Maíz1 M_1 453,173 Pastos 20% Pastos1 CPLP_1 141,902 Total Escenario 1 2,998,735 Total Escenario 2 5,525,490 % de Pérdida 10% 0% Tirante hídrico [m] CPLP_1 Pl_2 LP_2 M_1 CM_2

44 Vulnerability functions Rice and sugar cane crops 100% 90% 80% 70% Physical loss 60% 50% 40% 30% 20% 10% Rice Cane SD Rice SD Cane 0% Water depth (m) 44

45 Vulnerability Assessment Vulnerability Assignment 45

46 Vulnerability Tipologies Zonation by structural systems and typologies Cod. MR1L MR1M MR2L MR2M MR2H W1 W2 S1L S1M S1H S2L S2M S2H S3 S4L S4M S4H C1L C1M C1H C2L C2M C2H CP1 CP2L CP2M CP2H Descripción Mamposteria Reforzada Diafragma flexible (madera, acero o prefab.) Bajos Mamposteria Reforzada Diafragma flexible (madera, acero o prefab.) - Medios Mamposteria Reforzada Diafragma "rigido" (en concreto prefabricado con plaqueta superior o fundido en sitio) - Bajos Mamposteria Reforzada Diafragma "rigido" (en concreto prefabricado con plaqueta superior o fundido en sitio) - Medios Mamposteria Reforzada Diafragma "rigido" (en concreto prefabricado con plaqueta superior o fundido en sitio) - Altos Madera Porticos Livianos Madera Comercial-Industrial Porticos acero resistentes a momento - Bajos Porticos acero resistentes a momento - Medios Porticos acero resistentes a momento - Altos Porticos acero arriostrados - Bajos Porticos acero arriostrados - Medios Porticos acero arriostrados - Altos Porticos acero livianos Porticos de acero con muros mamposteria simple - Bajos Porticos de acero con muros mamposteria simple - Medios Porticos de acero con muros mamposteria simple - Altos Porticos concreto resistentes a momentos - Acabados flexibles - Bajos Porticos concreto resistentes a momentos - Acabados flexibles - Medios Porticos concreto resistentes a momentos - Acabados flexibles - Altos Porticos concreto + Muros de cortante - Bajos Porticos concreto + Muros de cortante - Medios Porticos concreto + Muros de cortante - Altos Concreto prefabricado - Tilt-up Concreto prefabricado en porticos con muros estructurales de concreto - Bajos Concreto prefabricado en porticos con muros estructurales de concreto - Medios Concreto prefabricado en porticos con muros estructurales de concreto - Altos

47 Vulnerability Zonation by structural systems and typologies Cities zonations for vulnerability assignment General city zonation by satellite images or aerial photographs Information gathering Field trips Homogeneous zones definition Definition and characterisation of structural typologies Vulnerability classification according to homogeneous zones

48 Vulnerability Field verification formats ERN Evaluación de Riesgos Naturales - América Latina - Consultores en Riesgos y Desastres FORMATO: IT- VI-012 FECHA : 16/11/2009 PROYECTO CAPRA VERSION : 1.0 FORMATO CARACTERIZACION DE TIPOS CONSTRUCTIVOS CLIENTE : BM MAMPOSTERIA SIMPLE - FLEXIBLE, CUBIERTA LIGERA, FACHADA FRAGIL SIN DILATAR, BAJOS - 1 CODIGO: MS-FLSB-1 País: Honduras Elaboró: OEF Ciudad: Tegucigalpa Revisó: SFA ERN País: Honduras Evaluación de Riesgos Naturales - América Latina - Consultores en Riesgos y Desastres Elaboró: OEF Ciudad: Tegucigalpa Revisó: SFA FORMATO: IT- VI-012 FECHA : 16/11/2009 PROYECTO CAPRA VERSION : 1.0 FORMATO CARACTERIZACION DE TIPOS CONSTRUCTIVOS CLIENTE : BM MAMPOSTERIA SIMPLE - FLEXIBLE, CUBIERTA LIGERA, FACHADA FRAGIL SIN DILATAR, BAJOS - 1 CODIGO: MS-FLSB-1 FOTOGRAFIA ESQUEMAS GENERALES CARACTERISTICAS CUBIERTA SOPORTE DE CUBIERTA MATERIAL DE CUBIERTA Diafragma de Cubierta Placa de concreto Placa de concreto Rigido X Flexible Sin Dia Vigas de concreto Teja de Barro X Cubierta en buen estado Vigas metalicas Teja Asbesto Cemento Cubierta en regular estado X Vigas de madera X Teja Zinc Cubierta en mal estado Cerchas metalicas Madera Luz entre apoyos de Cubierta aprox. : 4-5 Cerchas de madera Paja o palma Inclinacion 15 # de aguas 1 Otro: Otro: CARACTERISTICAS DE FACHADA MATERIALES DE FACHADA MUROS DIVISORIOS Muros en Bloque dilatados Concreto X X Muros en Bloque sin dilatar X Mamposteria Muros en Mamposteria Muros en Madera Prefabricados Acero Muros Prefabricado en concreto Flotantes Vidrio Muros en Dry Wall (Similares) Otro: Adobe o tierra Divisiones livianas Madera Muros en Adobe o tierra Otro: Otro: CARACTERISTICAS GENERALES SISTEMA DE RESISTENCIA SISMICA MATERIAL ESTRUCTURA PRINCIPAL ACABADO DE PISO (DOMINANTE) CALIFICACION GENERAL Rango de No de pisos: 1-2 Pórticos resistentes a momento Concreto reforzado Concreto X Edificaciones en buen estado Alt. tipica de entrepiso: 2.20 m Pórticos arriostrados Concreto prefabricado Madera Edificaciones en regular estado Dim. En planta (Aprox)(m): 7 X 14 Pórticos y muros X Mamposteria X Tableta Edificaciones en mal estado Edad Aproximada (Años): 0-25 X Muros estructurales Acero Tapete Diafragma de entrepiso No tiene. Madera Tierra Rigido X Flexible Sin Dia Otro: Otro: Otro: DEFECTOS ESTRUCTURALES DEFECTOS CONSTRUCTIVOS DAÑOS OBSERVACIONES Cimentacion deficiente X Baja calidad en materiales Asentamientos Irregularidad en planta Mamposteria sin trabe Fisuras en columnas Irregularidad en altura Columna corta Golpeteo Baja calidad en morteros de pega Muros esbeltos y sin amarre Amarre de cubierta deficiente Fisuras en vigas Fisuras en muros Deflexiones excesivas X Otro Ninguno Otro X Otro Ninguno

49 Constructive types distribution Muros 1 and 2 story masonry houses Reinforced masonry systems Frame systems Dual systems

50 Vulnerability Zonation by structural systems and typologies Homogeneous zones by constructive types ZONA 1 - RESIDENCIAL ALTA ZONA 2 - RESIDENCIAL MEDIA ZONA 3 - RESIDENCIAL BAJA ZONA 4 - COMERCIAL ALTA ZONA 5 - COMERCIAL MEDIA ZONA 6 - COMERCIAL BAJA ZONA 7 - INDUSTRIAL ALTA ZONA 8 - INDUSTRIAL MEDIA ZONA 9 - INDUSTRIAL BAJA ZONA 10 - INSTITUCIONAL ALTA ZONA 11 - INSTITUCIONAL MEDIA ZONA 12 - INSTITUCIONAL BAJA

51 Vulnerability Zonation by structural systems and typologies Objective Construct a general zonation of the analysis area Methodology Preliminar survey with aerial images Data gathering On-field visits Division in homogeneous zones Definition of structural classes Characterization of structural classes

52 EXAMPLE 26% 35% 34% 1% 4% ZONA 10 PCR-RCSM-5 PCR-RCSB-2 MS-SLSB-1 MC-RLSB-2 MR-RLSB-2 B-SPFB-1 A-SLSB-1 MC-SLSB-1 W-SLFB-1 R-SLFB-1 OTROS 100% ZONA 8 PCR-RCSM-5 PCR-RCSB-2 MS-SLSB-1 MC-RLSB-2 MR-RLSB-2 B-SPFB-1 A-SLSB-1 MC-SLSB-1 W-SLFB-1 R-SLFB-1 OTROS 30% 1% 4% 14% 50% 1% ZONA 2 PCR-RCSM-5 PCR-RCSB-2 MS-SLSB-1 MC-RLSB-2 MR-RLSB-2 B-SPFB-1 A-SLSB-1 MC-SLSB-1 W-SLFB-1 R-SLFB-1 OTROS Vulnerability 2% 14% 22% 18% 18% 1% 4% 6% 14% 1% 0% TOTAL CIUDAD PCR-RCSM-5 PCR-RCSB-2 MS-SLSB-1 MC-RLSB-2 MR-RLSB-2 B-SPFB-1 A-SLSB-1 MC-SLSB-1 W-SLFB-1 R-SLFB-1 OTROS 26% 2% 4% 20% 45% 3% ZONA 9 PCR-RCSM-5 PCR-RCSB-2 MS-SLSB-1 MC-RLSB-2 MR-RLSB-2 B-SPFB-1 A-SLSB-1 MC-SLSB-1 W-SLFB-1 R-SLFB-1 OTROS 3% 29% 24% 39% 1% 4% ZONA 3 PCR-RCSM-5 PCR-RCSB-2 MS-SLSB-1 MC-RLSB-2 MR-RLSB-2 B-SPFB-1 A-SLSB-1 MC-SLSB-1 W-SLFB-1 R-SLFB-1 OTROS

53 Vulnerability Assessment Vulnerability Module 53

54 Vulnerability functions library

55 Software ERN-Vulnerabilidad

56 Online platform Vulnerability functions database

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