BUILDING SCIENCE SERIES 46
A UNITED STATES DEPARTMENT OF COMMERCE
PUBLICATION 

  Building Practices
for--Disaster Mitigation

U.S.
DEPARTMENT
OF
COMMERCE
National
Bureau
of
Standards

Building Practices for Disaster Mitigation
Proceedings of a Workshop Sponsored by
The National Science Foundation,
Reserch Applied to National Needs Program
and
The National Bureau of Standards
Held at the National Bureau of Standards Boulder, Colorado
August 28-September 1, 1972
Edited by
Richard Wright, Samuel Kramer, and Charles Culver
Center for Building Technology Institute for Applied Technology National Bureau of Standards
 
U.S. DEPARTMENT OF COMMERCE NATIONAL BUREAU OF STANDARDS
Issued February 1973


ABSTRACT
The National Workshop on Building Practices for Disaster Mitigation was concerned with earthquakes, extreme winds, and similar dynamic hazards. These proceedings present recommendations derived at the workshop and addressed to policy makers in government and industry as well as practitioners in engineering, architecture, land use planning, and the earth and meteorological sciences. The recommendations evaluate current building practices, define opportunities for improving current practice from documented research findings, and recommend research to fill gaps in knowledge. Recommendations are made for implementation of improved practices at professional and policy levels.    The objectives include avoidance of human suffering, reduction of property loss, and maintenance of
vital function in buildings under conditions threatening disaster.    Fifteen review articles were prepared by knowledgeable individuals in the professions and research disciplines to define the state of the art in disaster mitigation and to guide discussions at the workshop; the articles are included in the proceedings.
Key Words:    Building; earthquakes; hazards; land use; natural disasters; structural engineering; wind effects.
III


CONTENTS

Page
Abstract.    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .
Introduction.    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .
NaturalDisasters    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    1
National    Workshop    on    Building    Practices    for    Disaster    Mitigation .    .    .    1
Cooperative    Federal    Program on    Building    Practices    for Disaster   
Mitigation.    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    5
FutureActions    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    6
Workshop    Recommendations    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    7
A.    Policies    for    Disaster    Mitigation.    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .     .    .    .    .    .    7
Actions    at    Governmental    Levels .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    7
Al    Land    Use    Planning    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    7
A2    State    Authority    for    Regulations    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    8
A3    Explicit    Degree    of    Risk    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    8
A4    Safety    of    Existing    Buildings    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    9
A5    Building    Regulatory    Personnel .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    9
    A6Review    .    9
    Boards .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .   
A7    Building    Operators    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    9
A8    Federal    Disaster Assistance    as    Stimulus    to    Mitigation.    .    .    10
A9    Higher    Standards    in    Post-Disaster    Restoration.    .    .    .    .    .    .    10
AIDTax    Relief    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    10
All    Insurance    Requirements    .    .    .    .    .    .    .    .    .    10
Al2    Effective    Mitigation    in    Federally    Assisted    Projects.    .    .    .    11
A13    State    and    Local    Tax    Incentives    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    11
A14    Hazard    Mitigation    in    New    Federal    Building.    .    .    .    .    .    .    .    .    12
A15    Correct    Deficiencies    in    Government    Buildings    .    .    .    .    .    .    .    12
A16    Eliminate    Unsafe    Buildings    in    Urban    Renewal.    .    .    .    .    .    .    .    12
A17    Local    Disaster    Emergency    Plans    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    12
A18    Federal    and    State    Assistance    for Disaster Preparedness    *    •    13
A19    Survey    Existing    Buildings .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    13
A20    Post    Disaster    Surveys .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    13
A21    Benefit    Cost    Studies    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    14
A22    Technology    for    Disaster    Mitigation    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    14
A23    Special    Professional    Skills .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    15
Actions    by    the    Insurance    Industry    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    15
A24    Disaster    Insurance    Program    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    15
Actions    by    the    Design    and    Construction    Community.    .    .    .    .    .    .    .    .    16
A25    Professional    Design    Team    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    16
B.    Practices    for    Disaster    Mitigation    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    17
Actions    by    Professional    Practitioners    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    17
B1    Seismicity    Studies    17
B2    Minimum    Design    Loads    for Earthquakes    17
    B3Design    .    18
    Wind    Loads .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .   
B4    Dynamic    Analysis    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    18
B5    Soil-Structure    Interaction    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    18
B6    Strength,    Ductility    and    Damping .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    19
    B7Minimum    .    19
    Details.    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .   
B8    Hazards    from    Adjacent    Sites .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    19
V
B9    Hazards    During    Construction.    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    20
B10    Design    of    Furnishings    and    Equipment    for    Disaster   
    Conditions.    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    20
Bil    Tie    Downs    for    Mobile    Homes    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    20
Actions    by    Standards    Writers    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    21
B12    Updating    Seismic    Codes    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    21
B13    Recurrence    Interval    .    .    .    .    .    ..    .    .    .    .    .    .    .    .    .    21
B14Site    Effects    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    22
B15    Loading    Duration    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    22
B16    Element    Characteristics    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    22
    B17Debris    .    .    22
    Loads    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .   
B18Fire    Hazards    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    23
B19    Analytical    Modelling    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    23
    B20Model    .    .    23
    Studies    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .   
B21    Explicit    Levels    of    Performance    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    24
B22    Load    Factors    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    25
B23    Reliability    of    Dynamic    Analyses .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    25
    B24Drift    .    .    25
    Limitations    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .   
B25    Manuals    of    Practice    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    26
B26    Continuing    Education    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    26
B27    Methodologies    for    Building    Surveys    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    26
B28    Manual    for    Strengthening    and    Repair    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    27
B29    Data    Gathering    Procedures    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    27
B30    Forces    on    Equipment    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    28
B31    Manuals    for    Equipment    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    28
B32    Criteria    for    Utilities    and    Industries    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    28
Actions    by    Researchers    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    28
B33    Earthquake    Risk    Maps    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    29
B34    Site    Effects    in    Earthquakes    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    29
B35    Instrumented    Buildings    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    29
B36    Near    Surface    Meteorology    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    30
B37    Climatological    Atlas    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    30
B38    Ultimate    Dynamic    Response    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    30
B39    Simplified    Analyses    for    Design    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    30
B40    Laboratory    and    Field    Experiments    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    31
B41    Field    and    Wind    Tunnel    Tests    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    31
B42    Rock    and    Soil    Materials .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    31
B43    Mechanisms    of    Failure .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    32
    B44Dampin    .    .    32
    .    ,    ,    ,    ,    ,    ,    ,    ,    ,    ,   
B45    Strength    and    Ductility    Requirements    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    32
B46    Non-Structural    Elements    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    33
Acknowledgments.    . . . .    . .    . . .    . . .    . .    . .    . .    . .    . .    . . . . . .    34
Appendices.    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    35
Appendix A - Workshop Program . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .    35
Appendix B - Review Articles    . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .    40
Values and Costs H. Kunreuther
Approaches to Implementation
P. Baseler .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .
Earthquake Hazards for Buildings
N. Donovan _
.    .    .    .    .    .    .    .    .    41
.    .    .    .    .    .    .    .    .    63
82
VI
The    Problem of    Seismic    Zoning   
S.    Al germi ssen    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    11 2
Wind    Hazards    for    Buildings   
J.    Vellozzi    and    J.    Healey    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    126
Land    Use    Planning    and    Natural    Disaster Mitigation   
J.    Wiggins,    W.    Petak,    M.    McCoy,    D.    Moran,   
J.    Slosson,    and    W.    Monash    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    139
Architectural    Approaches    to    Hazard Mitigation   
E.    Hillman    and    A.    Mann    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    179
Procedures    and    Criteria    for    Earthquake    Resistant   
Design    (Part    I)   
C.    Pinkham    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    1 88
Procedures    and    Criteria    for    Earthquake    Resistant   
Design    (Part    II)   
N.    Newmark    and    W.    Hall    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    209
Procedures    and Criteria    for Wind    Resistant    Design   
J.    Vellozzi    and    J.    Healey    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    237
Criteria    for    Building    Services    and    Furnishings   
J.    Ayers    and    T.    Sun    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    253
Behavior of Structural Elements
B. Bresler .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    . 286
Behavior of Structural Systems Under Dynamic Loads
R. Sharpe, G. Kost and J. Lord . . . . . . . . . . . . . 352
Survey and Evaluation of Existing Buildings
F. McClure .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    . 395
Abnormal Loading on Buildings and Progressive
Collapse
N. Somes .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    . 427
Appendix C - List of Participants . . . . . . .    . . . . . . . . . . 471
VII


BUILDING PRACTICES FOR DISASTER MITIGATION
INTRODUCTION
Natural Disasters
Property losses from natural disasters have averaged approximately one billion dollars per year in the United States.    This is the most easily
measured but perhaps the least important part of the losses.    Losses from human suffering, disruption of productive activities and expenditures in disaster relief are difficult to quantify but magnify disaster losses many fold.
The Disaster Preparedness Study, published in January 1972 by the Office of Emergency Preparedness in response to Public Law 91-606, states:    "Land-use
and construction regulations containing strong disaster mitigation features can in the long run alleviate losses caused by natural disasters." Disaster mitigation denotes preventive measures to reduce the .damages caused by extreme environments such as earthquakes and high winds and therefore to avoid the
chain reaction of failures which is called disaster.    Buildings support and
shelter most human activities.    Thus, preventing building collapse mitigates
most human suffering, preventing building damage greatly reduces property losses, and continuing the functionality of buildings supports emergency activities and prompt return of normal economic and social functions. These benefits require consideration of disaster hazards in the practices of land use planning, building design, construction, operation and maintenance.
Any building site is subjected to several types of natural hazards. These may include earthquake and extreme winds as well as floods, landslides, storm surges and conflagrations.    All substantial risks should be considered
in design and use of a building. The National Workshop on Building Practices for Disaster Mitigation held August 28 to September 1, 1972, focused on prompt and effective approaches to disaster mitigation.
Earthquakes and extreme winds, as well as explosions and some accidents, produce closely related dynamic loads and mobilize similar resistance mechanisms. Integrated attention to these hazards costs little more than treatment of earthquakes alone and provides substantially increased benefits. The
building practices discussed at the workshop focus on these hazards. Although not dealt with explicitly, flooding, landsliding, and storm surge hazards also can be effectively mitigated by the land use planning and control practices discussed.
The measures for disaster mitigation treated at the workshop can be subdivided into Policies and Practices.    Policies comprise executive or
legislative actions of publicauthor ties as well as the regulations of pri-
vate organizations such as lending and insurance companies.    Practices denote the implementation of policies through the activities of design professions, builders, and regulatory authorities. This report addresses the building practices necessary for effective mitigation of the selected group of disaster hazards and the policies needed to authorize their implementation.
National Workshop on Building Practices for Disaster Mitigation

Check out my other items!