Performance assessment of an Earthquake Early Warning System based on real-time Building Response Parameters for Campania, Italy

Abstract

En los últimos tiempos, las pérdidas económicas debidas a los terremotos han aumentado exponencialmente en todo el mundo, principalmente debido al creciente desarrollo de densas áreas urbanas. Por lo tanto, la mitigación y reducción del riesgo sísmico está recibiendo una gran cantidad de fondos para investigación y aplicación en todo el mundo. Una de las innovaciones son los llamados Sistemas de Alerta Temprana de Terremotos (EEWS), que son capaces de activar alarmas de advertencia antes de que las ondas sísmicas lleguen una ciudad. Gran parte del desarrollo de estos sistemas se ha centrado en mejorar la confiabilidad de los parámetros sísmicos y los tiempos de alerta mediante el uso de distintos límites de alarma basados en parámetros de intensidad, como la aceleración máxima del suelo (PGA). Sin embargo, edificios de mediana y gran altura tienen un comportamiento sísmico complejo en función de sus características dinámicas (por ejemplo, período fundamental, rigidez lateral) que no se correlacionan con el PGA. La investigación ha desarrollado ecuaciones de predicción de desempeño (PPE) para parámetros de demanda de ingeniería (EDP), como aceleraciones de piso y derivas de entrepisos, que son más adecuadas para evaluar el rendimiento sísmico de estructuras. Además, se realizó una evaluación en tiempo real de la respuesta del edificio al incluir estas ecuaciones en el marco EEWS. Finalmente, se ha llevado a cabo una simulación que demuestra los beneficios de utilizar el EDP propuesto en lugar del PGA clásico para un EEWS.

In recent times, economic losses due to earthquakes have increased exponentially worldwide mainly due to the extensive development of dense urban areas. Therefore, seismic risk mitigation and reduction are receiving extensive funding for research and application worldwide. One of the innovations are the so-called Earthquake Early Warning Systems (EEWS), which are capable of sending warning alarms before the energetic seismic waves hit a city. Most of the development of these systems has been focused on improving the reliability of the seismic prediction and the suitability of warning times by using alarming thresholds for intensity measure parameters such as Peak Ground Acceleration (PGA). However, mid-rise and high-rise buildings have complex seismic behaviour depending on dynamic characteristics (e.g. fundamental period, lateral stiffness) which are not well correlated with the PGA. This study has developed Performance Prediction Equations (PPEs) for Engineering Demand Parameters (EDP), such as floor accelerations and inter-storey drifts, which are more suitable to assess the seismic performance of structures. Furthermore, real-time assessment of building response was done by including these equations in the EEWS framework. Finally, a simulation demonstrating the benefits of using the proposed EDP instead of the classical PGA has been carried out for an EEWS for the Campania Region using different building typologies and alarming thresholds.