ISO 23618:2022 i dispositius d'aïllament sísmic: una introducció completa

Els terratrèmols segueixen sent un dels perills naturals més destructius per als entorns construïts. La filosofia de disseny sísmic convencional accepta els danys estructurals sempre que s'evita el col·lapse. Tanmateix, en les últimes dècades la societat ha exigit una millor resiliència: els edificis no només haurien de protegir la vida, sinó que també haurien de romandre en funcionament immediatament després dels terratrèmols.

Per assolir aquest objectiu, s'han desenvolupat enginyers de tot el mónsistemes d'aïllament sísmic. En lloc d'enfortir tots els membres estructurals, l'aïllament té com a objectiu desacoblar l'estructura de la sacsejada del sòl, reduint les forces transmeses. Aquest concepte, una vegada nou, s'ha convertit en una pràctica global, amb milers d'edificis, ponts i instal·lacions industrials protegides.

El 2022, ISO va publicarISO 23618:2022 – Bases per al disseny d'estructures- Principis generals sobreestructures aïllades sísmicament.Aquesta norma internacional consolida dècades de coneixement en un marc coherent, que abasta disseny, anàlisi, construcció i manteniment. Destaca el paper decoixinets de goma, dispositius lliscants i amortidorscom a productes d'aïllament essencials.

Aquest document ofereix una introducció detallada a la norma ISO 23618, amb èmfasi en dispositius d'aïllament com aracoixinets de goma-d'amortiment alt (HDRB), coixinets de goma{0}de plom (LRB),iamortidors viscosos. També situa la ISO 23618 al costat dels estàndards europeus i americans i ofereix estudis de casos, debats sobre el rendiment i orientacions futures.

S'aplica la norma ISO 23618Aïllament sísmic horitzontal d'edificisi determinades estructures. Exclou l'aïllament vertical, els dipòsits de GNL i la majoria de ponts (tot i que els principis es poden adaptar). L'estàndard subratlla que l'aïllament no és un complement-, sinó una estratègia a nivell-de sistema que s'ha d'integrar en l'etapa de disseny més primerenca.

La filosofia es basa en tres pilars:
1). Perllongament del període estructural– canviar el període natural a 2-3 s o més, reduint les acceleracions.
2). Augment de l'amortiment– dissipar l'energia sísmica per limitar el desplaçament.
3). Garantint el re-centrat– tornar a la posició original després de sacsejar.
 

La capa d'aïllament es troba entre la superestructura i la subestructura, suportant càrregues verticals, permetent un desplaçament horitzontal de fins a 600 mm i proporciona flexibilitat de rotació. La subestructura ha de ser rígida i resistent, la deformació s'ha de concentrar als aïllants i els buits lliures (fossats) han d'evitar els cops. El rendiment es defineix per a condicions SLS, ULS i MCE.

La norma ISO 23618 permet l'anàlisi lineal equivalent (rigidesa i amortiment efectius) i l'anàlisi de l'historial temporal-no lineal. Les propietats del dispositiu es calibren a partir de proves.

Els dispositius inclouencoixinets elastomèrics (HDRBs, LRBs), pèndols lliscants, guies lineals, iamortidors. Cadascun ha de satisfer la capacitat de càrrega, el desplaçament,dissipació d'energia, durabilitat i control de qualitat.
5.1 Coixinets de goma d'-amortització elevada (HDRB)
HDRBsconsisteixen en laminats de cautxú i acer. Els compostos de cautxú modificats proporcionen un amortiment del 15 al 18%. Admeten càrregues verticals de fins a desenes de MN, permeten un mòdul de cisalla horitzontal ~ 0,4–1,0 MPa i són duradors. Comú a escoles, oficines i torres.
5.2 Coixinets de goma-de plom (LRB)
LRBsincorporen un endoll de plom central que produeix entre 10 i 12 MPa, dissipant energia. L'amortiment és del 10 al 20%. Fiable, ajustable i àmpliament aplicat en hospitals i centres d'emergències. Exemple: Wellington Hospital, Nova Zelanda.
5.3 Lliscants de superfície corba (sistemes de pèndol)
Sistemes de lliscament esfèricgenerar força restauradora mitjançant la gravetat. El període depèn del radi de curvatura, independentment de la massa. Els coeficients de fricció 0,02–0,06 proporcionen amortiment. Capacitat de desplaçament de fins a 600 mm o més. S'utilitza en aeroports i estadis.
5.4 Amortidors suplementaris
Amortidors viscososdissipar energia mitjançant la resistència del fluid-depenent de la velocitat.Amortidors histerèticsutilitzar acer flexible.Amortidors de friccióllisca sota fricció controlada. Aquests milloren l'aïllament quan l'amortiment és insuficient.

La ISO 23618 complementa els codis regionals:
- EN 15129:2009 + AC:2010 (Europa) –Dispositius anti-sísmicscoberta estàndardcoixinets, corredisses, amortidors.
- ASCE/SEI 7-22 (EUA): càrregues de disseny inclòs el capítol 17 sobre aïllament.
- Especificacions de la guia AASHTO LRFD (2014, EUA) –Aïllament sísmicdisseny per a ponts.
L'ISO s'alinea conceptualment amb tots dos, centrant-se en el disseny basat en el rendiment-.

Hospitals:L'Hospital Kaiser Permanente (Califòrnia) utilitza l'aïllament del pèndol.
Ponts:Pont Akashi Kaikyō (Japó) amb amortidors viscosos.
Patrimoni:Salt Lake City & County Building (Utah, EUA) modernitzat amb aïllament.
nuclear:Les plantes japoneses utilitzen l'aïllament per a una seguretat crítica.

La norma ISO 23618 requereix proves de tipus (-cícliques a escala completa), proves rutinàries de fàbrica, supervisió de construcció i inspeccions de manteniment. La norma EN 15129 afegeix el marcatge CE-i el control de producció de fàbrica. Els estàndards dels EUA exigeixen proves de qualificació.

Efectes del vent: els aïlladors no s'han de desplaçar sota el vent de servei. Foc: l'elastòmer necessita protecció. Aïllament de la -planta mitjana: pràctic per a edificis alts, que requereixen un disseny acurat del diafragma i del recorregut de càrrega.

Beneficis: Acceleracions reduïdes (50–70%), protecció dels equips, continuïtat operativa, adaptabilitat a la modificació.
Limitacions: Cost més elevat (5-10%), requeriments d'espai per al fossat, manteniment, menys efectiu en sòls tous.

Els sistemes híbrids combinen goma i corredisses. Els amortidors intel·ligents (fluids magnetoreològics) permeten un control semi-actiu. L'aïllament d'edificis alts a mitja planta-està sorgint. S'estan dissenyant dispositius per a la resiliència a diversos-riscs (terratrèmol + vent + incendi).

ISO 23618:2022 codifica les millors pràctiques globals enaïllament sísmic. La seva filosofia posa l'accent en allargar el període, afegintamortiment, i assegurant el recentratge. En enllaçar amb ISO 22762 percoixinets elastomèricsi alineant-se amb EN 15129 i ASCE 7, fomenta l'harmonització global. L'aïllament no és només una solució estructural, sinó una estratègia de resiliència per a la societat.