Impact on patient waiting and service downtime due to nonstructural earthquake damage of Hospital critical rooms
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Date
2025
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Abstract
Proveer cuidado médico continuo y estabilizar a pacientes gravemente heridos son servicios críticos que los hospitales ofrecen durante emergencias causadas por terremotos. Sin embargo, durante las últimas décadas muchos hospitales alrededor del mundo han sufrido daño no estructural significativo que ha impactado severamente la funcionalidad de los servicios médicos, reduciendo drásticamente su capacidad de respuesta hospitalaria. Actualmente, existe escasa investigación acerca de cómo correlacionar adecuadamente el daño de elementos no estructurales, sistemas, y contenidos (NSC) con la funcionalidad de recintos críticos hospitalarios y su posterior recuperación. Para abordar este vacío de conocimiento, esta investigación se enfoca en la estimación del impacto del daño de NSC en la Funcionalidad Residual (RF) y Tiempos de Espera de pacientes (WT) en recintos críticos hospitalarios. Para lograr esto, en primer lugar, la Técnica de Proyección de Cámara (CPT) fue usada para extraer las respuestas experimentales del equipamiento médico instalado en el edificio de cinco pisos, ensayado a escala natural en la Universidad de California San Diego, en 2012. Segundo, tres modelos numéricos no lineales, es decir, rodante, deslizante, y balanceo-vuelco, fueron desarrollados en MATLAB para reproducir las respuestas experimentales obtenidas en CPT. Luego, dos modelos de edificios hospitalarios tridimensionales y completamente equipados fueron desarrollados en OpenSees para simular un Box de Urgencia (ER), una Unidad de Cuidados Intensivos (ICU), y un Recinto Operatorio (OR) en el primer, cuarto, y quinto piso, respectivamente, considerando ambos sistemas de apoyo, Fijo-a-la-Base (FB) y Base-Aislada (BI). Ambos modelos hospitalarios fueron analizados para estimar su desempeño y daño estructural, no estructural, y de contenidos de forma progresiva para los sismos de Servicio (SE), Diseño (DE), y Máximo Sismo Considerado (MCE), y para ambos sistemas de apoyo. Luego, curvas de fragilidad estructural y de contenido médico no anclado fueron específicamente desarrolladas en este estudio usando Análisis Dinámico Incremental (IDA). Posteriormente, se adoptó una metodología probabilística para construir escenarios de daño no estructural usando modelos 3D de Realidad Virtual (3D-VR) mediante el acoplamiento de curvas de fragilidad estructural y no estructural usando 10,000 Simulaciones Monte Carlo (MCS). Luego, estos escenarios 3D-VR fueron usados para llevar a cabo elicitaciones a expertos médicos con la finalidad de obtener opiniones imparciales para RF y WT para cada recinto crítico, nivel de demanda sísmica, y condición de apoyo. Finalmente, los juicios de expertos fueron procesados usando el método Cooke para construir curvas de fragilidad discretas para RF y WT. Esta investigación busca contribuir a un mejor entendimiento del daño NSC, su interacción con el desempeño estructural, y su impacto en la continuidad de servicios médicos.
Description
Tesis (Doctor in Engineering Sciences)--Pontificia Universidad Católica de Chile, 2025
Keywords
Hospital, Daño, Funcionalidad, Pérdida de servicio, Tiempo de espera, Fragilidad, Equipos médicos, Box de urgencia, Unidad de cuidados intensivos, Sala de operaciones, Proyección de cámara, Aceleración de impacto, Realidad virtual, Consulta a expertos, Incertidumbre, Rodante, Deslizamiento, Oscilación-volcamiento, Edificio base-fija, Edificio base-aislada