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Lo que todo ingeniero estructural y civil debe saber sobre las "soluciones de aislamiento sísmico"
Su puente, edificio u otra estructura debe protegerse contra terremotos mediante aislamiento sísmico, pero ¿qué soluciones están disponibles?
Requisitos clave
Aisladores sísmicos
Los aisladores sísmicos son apoyos estructurales especialmente diseñados que, como la mayoría de los apoyos, forman las conexiones requeridas entre la superestructura y sus subestructuras, por lo que generalmente transmiten el peso de la estructura al mismo tiempo que resisten otras fuerzas y permiten movimientos y rotaciones según lo requiera el diseño de la estructura.
Sin embargo, los apoyos de aislamiento sísmico están diseñados adicionalmente para funcionar de una manera muy específica durante un terremoto, protegiendo la estructura principal y sus usuarios. Para un rendimiento óptimo, un aislador sísmico debe ofrecer los siguientes beneficios:
+ Más información
Aislamiento de la superestructura contra oscilaciones violentas y potencialmente dañinas del suelo, lo que reduce drásticamente cortante y flexión en los componentes estructurales.
+ Más información
Permitir que la superestructura vuelva a su posición anterior después del evento dinámico.
+ Más información
De modo que la energía sísmica se libere de forma segura y controlada, protegiendo así también los elementos estructurales secundarios contra deformaciones inaceptables.
Tipos clave de aislador sísmico
Dispositivos de protección sísmica
Aisladores de caucho de alto amortiguamiento
Aisladores de caucho de alto amortiguamiento, como LASTO®HDRB, que son similares a los apoyos elastoméricos anclados sin superficies deslizantes, pero fabricados con compuestos elastoméricos especiales de alto amortiguamiento que proporcionan una alta resistencia a la deformación horizontal (cortante) y dan como resultado una alta disipación de energía durante los movimientos sísmicos.
Un aislador redondo de caucho de alto amortiguamiento (HDRB) del tipo LASTO®HDRB instalado en una estructura de concreto
1. | Placa de anclaje (opcional) |
2. | Conectores para transferir cargas horizontales |
3. | Bloque elastomérico con placas de refuerzo horizontales de acero |
4. | Placa de anclaje (opcional) |
Aisladores de caucho con núcleo de plomo
Aisladores de caucho con núcleo de plomo, como LASTO®LRB, que también son similares a los aisladores elastoméricos anclados sin superficies deslizantes, pero cuentan con un núcleo de plomo vertical que aumenta la rigidez y el amortiguamiento (disipación de energía) durante los eventos sísmicos, optimizando así el tamaño del dispositivo y permitiendo definir un umbral entre los comportamientos esperados durante eventos de baja y alta intensidad.
Un aislador de caucho con núcleo de plomo (LRB) del tipo LRB LASTO®tal como se fabricó, con placas de anclaje superior e inferior
1. | Placa de anclaje (opcional) |
2. | Conectores para transferir cargas horizontales |
3. | Bloque elastomérico con placas de refuerzo horizontales de acero |
4. | Núcleo de plomo |
5. | Placa de anclaje (opcional) |
Aislamiento sísmico – desacoplamiento de estructuras
de Movimientos de tierra
Aisladores de Péndulo de fricción
Deslizadores de péndulo de fricción, como RESTON®PENDULUM, que tienen el efecto de desacoplar la estructura soportada de los movimientos del suelo durante un evento sísmico a través de desplazamientos relativos similares a péndulos armónicos. A medida que la estructura soportada se desplaza horizontalmente, la energía sísmica se disipa gracias a la fricción en las interfaces deslizantes del aislador con su material deslizante especial de alto desempeño. Durante las oscilaciones, la curvatura de la interfaz deslizante da como resultado una ligera elevación (casi imperceptible) de la superestructura. Después del terremoto, la misma curvatura hace que la estructura soportada regrese por gravedad a su posición original.
Ilustración de sección transversal de un aislador sísmico péndulo de fricción del tipo RESTON®PENDULUM MONO – con UNA superficie deslizante curva (en la parte superior) para permitir desplazamientos
Vista de sección transversal de un aislador sísmico péndulo de fricción RESTON®PENDULUM DUPLO: con DOS superficies deslizantes curvas (superior e inferior) para acomodar desplazamientos
Estrategia de protección sísmica
Identificar e implementar la estrategia óptima de protección sísmica
Los aisladores elastoméricos (aisladores de caucho de alto amortiguamiento y aisladores de caucho con núcleo de plomo) son similares en muchos aspectos. Por ejemplo, los aisladores sísmicos LASTO LRB y LASTO®®HDRB suelen ser adecuados para aplicaciones que implican cargas verticales de hasta 30.000 kN y desplazamientos sísmicos horizontales de hasta el 150% – 200% de la altura total de caucho del dispositivo. Sin embargo, el desempeño del amortiguamiento de hasta el 30% ofrecido por los aisladores LASTO LRB es significativamente mayor que el ofrecido por los aisladores LASTO®®HDRB (hasta aproximadamente el 20%).
Los aisladores de péndulo de fricción, por otro lado, son generalmente adecuados para aplicaciones que implican cargas y desplazamientos sustancialmente más altos. Los aisladores RESTON®PENDULUM, por ejemplo, normalmente se pueden diseñar para soportar cargas de hasta 150.000 kN y para soportar desplazamientos sísmicos horizontales de hasta +/- 1000 mm, al tiempo que logran factores de amortiguación superiores al 30%.
Cuando se van a utilizar aisladores de péndulo de fricción para soportar y proteger una estructura, debe tenerse en cuenta que, si se utilizan diferentes tamaños / diseños para la misma superestructura, entonces todos ellos deben diseñarse para el mismo período de oscilación. También debe tenerse en cuenta que los deslizadores de superficie curva no deben combinarse con aisladores elastoméricos debido a la ligera elevación experimentada por la superestructura durante las oscilaciones en las ubicaciones de los controles deslizantes de superficie curva, pero no en las ubicaciones de los aisladores elastoméricos.
Cualquiera que sea el tipo de aislador sísmico seleccionado para soportar una estructura, generalmente se recomienda verificar el rendimiento de los dispositivos tal como se diseñaron y fabricaron, mediante pruebas sísmicas de muestras seleccionadas al azar en una instalación de prueba acreditada que pueda simular las condiciones sísmicas para las que se diseñó el dispositivo.
Dichas pruebas generalmente se realizan independientemente del tamaño o la especificación del aislador y de cualquier prueba previa de dispositivos comparables: la singularidad de cada aplicación garantiza la realización de pruebas para cada aplicación.
Identificar e implementar la estrategia óptima de protección sísmica para una aplicación particular, considerando el diseño, el uso y la ubicación de la estructura, por ejemplo, requiere conocimientos especializados y experiencia.
No dude en ponerse en contacto con nosotros cuando necesite una solución de aislamiento sísmico (o cualquier otro tipo de protección sísmica) para su estructura, estaremos encantados de ayudarle.
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