ISO 23618:2022 y dispositivos de aislamiento sísmico: una introducción completa

Los terremotos siguen estando entre los peligros naturales más destructivos para los entornos construidos. La filosofía de diseño sísmico convencional acepta el daño estructural siempre que se evite el colapso. Sin embargo, en las últimas décadas la sociedad ha exigido una mayor resiliencia: los edificios no sólo deben proteger la vida, sino que también deben permanecer operativos inmediatamente después de un terremoto.

Para alcanzar este objetivo, ingenieros de todo el mundo han desarrolladosistemas de aislamiento sísmico. En lugar de fortalecer cada miembro estructural, el aislamiento apunta a desacoplar la estructura de los temblores del suelo, reduciendo las fuerzas transmitidas. Este concepto, que alguna vez fue novedoso, ha madurado hasta convertirse en una práctica global, con miles de edificios, puentes e instalaciones industriales protegidas.

En 2022, ISO publicóISO 23618:2022 – Bases para el diseño de estructuras.- Principios generales sobreEstructuras sísmicamente aisladas.Este estándar internacional consolida décadas de conocimiento en un marco coherente que abarca el diseño, el análisis, la construcción y el mantenimiento. Destaca el papel decojinetes de goma, dispositivos deslizantes y amortiguadorescomo productos de aislamiento esenciales.

Este documento proporciona una introducción detallada a ISO 23618, con énfasis en dispositivos de aislamiento comocojinetes de goma de alta-amortiguación (HDRB), cojinetes de caucho-de plomo (LRB),yamortiguadores viscosos. También sitúa la ISO 23618 junto con las normas europeas y americanas, y proporciona estudios de casos, debates sobre el rendimiento y direcciones futuras.

La norma ISO 23618 se aplica aaislamiento sísmico horizontal de edificiosy ciertas estructuras. Excluye el aislamiento vertical, los tanques de GNL y la mayoría de los puentes (aunque los principios pueden adaptarse). El estándar enfatiza que el aislamiento no es un complemento-sino una estrategia a nivel de sistema-que debe integrarse en la etapa de diseño más temprana.

La filosofía se basa en tres pilares:
1). Prolongación del período estructural– cambiar el período natural a 2-3 so más, reduciendo las aceleraciones.
2). Amortiguación creciente– disipar la energía sísmica para limitar el desplazamiento.
3). Garantizar el re-centrado– volver a la posición original después de agitar.
 

La capa de aislamiento se encuentra entre la superestructura y la subestructura, soporta cargas verticales, permite un desplazamiento horizontal de hasta 600 mm y proporciona flexibilidad de rotación. La subestructura debe ser rígida y fuerte, la deformación debe concentrarse en los aisladores y los espacios libres (fosos) deben evitar golpes. El rendimiento se define para condiciones SLS, ULS y MCE.

ISO 23618 permite un análisis lineal equivalente (rigidez y amortiguación efectivas) y un análisis de historial temporal-no lineal. Las propiedades del dispositivo se calibran a partir de pruebas.

Los dispositivos incluyencojinetes elastoméricos (HDRB, LRB), péndulos deslizantes, guías lineales, yamortiguadores. Cada uno debe satisfacer la capacidad de carga, el desplazamiento,disipación de energía, durabilidad y control de calidad.
5.1 Cojinetes de caucho de alta-amortiguación (HDRB)
HDRBConsisten en laminaciones de caucho y acero. Los compuestos de caucho modificados proporcionan entre un 15% y un 18% de amortiguación. Soportan cargas verticales de hasta decenas de MN, permiten un módulo de corte horizontal de ~0,4 a 1,0 MPa y son duraderos. Común en escuelas, oficinas y torres.
5.2 Plomo-Cojinetes de caucho (LRB)
LRBIncorporan un conector de cable central que cede a 10-12 MPa, disipando energía. La amortiguación es del 10 al 20%. Fiable, ajustable y ampliamente aplicado en hospitales y centros de urgencias. Ejemplo: Hospital de Wellington, Nueva Zelanda.
5.3 Deslizadores de superficie curva (sistemas de péndulo)
Sistemas correderos esféricosgenerar fuerza restauradora a través de la gravedad. El período depende del radio de curvatura, independientemente de la masa. Los coeficientes de fricción de 0,02 a 0,06 proporcionan amortiguación. Capacidad de desplazamiento hasta 600 mm o más. Utilizado en aeropuertos y estadios.
5.4 Amortiguadores suplementarios
Amortiguadores viscososdisipar energía a través de la resistencia del fluido dependiente de la velocidad-.Amortiguadores histeréticosUtilice acero flexible.Amortiguadores de friccióndeslizamiento bajo fricción controlada. Estos mejoran el aislamiento donde la amortiguación es insuficiente.

ISO 23618 complementa los códigos regionales:
- EN 15129:2009 + AC:2010 (Europa) –Dispositivos anti-sísmicosrevestimiento estándarCojinetes, deslizadores, amortiguadores.
- ASCE/SEI 7-22 (EE.UU.): cargas de diseño, incluido el Capítulo 17 sobre aislamiento.
- Especificaciones de la guía AASHTO LRFD (2014, EE. UU.) –Aislamiento sísmicoDiseño para puentes.
ISO se alinea conceptualmente con ambos y se centra en el diseño-basado en el rendimiento.

Hospitales:El Hospital Kaiser Permanente (California) utiliza aislamiento pendular.
Puentes:Puente Akashi Kaikyō (Japón) con amortiguadores viscosos.
Herencia:Edificio Salt Lake City & County (Utah, EE. UU.) modernizado con aislamiento.
Nuclear:Las plantas japonesas utilizan aislamiento para una seguridad crítica.

ISO 23618 requiere pruebas de tipo (cíclicas-a escala completa), pruebas de fábrica de rutina, supervisión de la construcción e inspecciones de mantenimiento. EN 15129 añade el marcado CE-y el Control de Producción en Fábrica. Los estándares estadounidenses exigen pruebas de calificación.

Efectos del viento: los aisladores no deben desplazarse con el viento de servicio. Fuego: el elastómero necesita protección. Aislamiento de mitad de piso: práctico para edificios altos, que requieren un diseño cuidadoso del diafragma y de la ruta de carga.

Beneficios: Aceleraciones reducidas (50–70%), protección del equipo, continuidad operativa, adaptabilidad de modernización.
Limitaciones: Mayor costo (5–10%), requisitos de espacio para el foso, mantenimiento, menos efectivo en suelos blandos.

Los sistemas híbridos combinan goma y deslizadores. Los amortiguadores inteligentes (fluidos magnetorreológicos) permiten un control semi-activo. Está surgiendo el aislamiento de los edificios altos de media planta. Los dispositivos se están diseñando para resistir múltiples-amenazas (terremoto + viento + incendio).

ISO 23618:2022 codifica las mejores prácticas globales enaislamiento sísmico. Su filosofía enfatiza la extensión del período, agregandomojadura, y asegurando el rearmado. Al vincularse con ISO 22762 paracojinetes elastoméricosy al alinearse con EN 15129 y ASCE 7, fomenta la armonización global. El aislamiento no es sólo una solución estructural, sino una estrategia de resiliencia para la sociedad.