El documento describe diferentes tipos de aisladores sísmicos basados en el principio del péndulo de fricción, incluyendo apoyos de péndulo simple y triple. Los apoyos de péndulo de fricción usan las características del péndulo para alargar el periodo natural de una estructura durante un terremoto y así reducir las fuerzas sísmicas. El apoyo de triple péndulo ofrece un mejor desempeño al activar secuencialmente tres mecanismos de péndulo con diferentes propiedades para absorber movimientos

1. «
Aisladores Sísmicos
Péndulo de Fricción

2. 1«1. Aisladores sísmicos para la protección de
Apoyo de Péndulo Triple
edificios, puentes y facilidades industriales
Los Apoyos de Péndulo de Fricción son aisladores sísmi-cos
que se encuentran instalados entre una estructura y
sus cimientos para proteger la estructura soportada de los
movimientos sísmicos. Usando la tecnología de Péndulo de
Fricción, es rentable construir estructuras que resistan elás-ticamente
02 Aisladores Sísmicos Péndulo de Fricción
los movimientos sísmicos sin daño estructural.
Los Apoyos de Péndulo de Fricción usan las características
del péndulo para alargar el periodo natural de la estructu-ra
aislada para así evitar las fuerzas telúricas más fuertes.
Durante un sismo, la estructura soportada se mueve en pe-queñas
oscilaciones pendulares. Ya que los desplazamientos
inducidos por terremotos se producen principalmente en
los Apoyos, las cargas laterales transmitidas a la estructura
se reducen significativamente.
El Apoyo de Péndulo Simple es el aislador de Péndulo de
Fricción original. Este aislador mantiene el apoyo de la
carga vertical en el centro del elemento estructural. Esto
ofrece ventajas en los costos de construcción si el sistema
estructural es débil, ya sea encima o debajo del Apoyo. El
Apoyo también tiene una altura pequeña, lo cual puede ser
ventajoso en algunas instalaciones.

3. El Apoyo de Triple Péndulo incorpora tres péndulos en un
solo Apoyo, cada uno con propiedades seleccionadas para
optimizar la respuesta de la estructura a diferentes fuerzas
sísmicas y frecuencias.
En ambos casos, al producirse el desplazamiento sobre un pla-no
horizontal en cualquier dirección, el deslizador se desplaza
horizontalmente sobre la superficie esférica cóncava causando
adicionalmente un desplazamiento vertical de toda la estruc-tura
(es la elevación de todo su peso), lo cual consume una
gran cantidad de energía. El deslizador regresa a su centro por
efectos de la gravedad produciendo calor en las superficies en
contacto. La consecuencia de lo anterior es la disipación de la
energía sísmica en trabajo y calor.
También existen los Apoyos a Tensión que puede acomodar
cargas estructurales verticales que varían de compresión a
tensión durante los movimientos sísmicos. Este Apoyo pue-de
reducir sustancialmente costos estructurales mediante la
prevención del levantamiento de un elemento estructural
principal, y puede eliminar problemas de vuelcos potencia-les
o largos movimientos sísmicos verticales.
03 Aisladores Sísmicos Péndulo de Fricción
Apoyo de Péndulo Simple
Apoyo con capacidad a Tensión

4. 2«2. El Apoyo de Triple Péndulo
El Apoyo de Triple Péndulo ofrece mejor desempeño sísmico,
reduce los costos a comparación de las tecnologías convencio-nales
de asilamiento sísmico. Las propiedades de cada uno de
los tres péndulos que conforman el Apoyo de Triple Péndulo
son elegidas para tornarse secuencialmente activas a diferen-tes
fuerzas. A medida que el sismo incrementa su fuerza los
desplazamientos del Apoyo se incrementan. A mayores des-plazamientos,
la longitud efectiva del péndulo y el amortigua-miento
efectivo aumentan, lo que resulta en fuerzas sísmicas y
desplazamientos del Apoyo más bajos.
El aislador Interno del Triple Péndulo está compuesto por
un deslizador interno que se desliza a lo largo de dos su-perficies
esféricas cóncavas. Las propiedades del péndulo
interno se escogen generalmente para reducir los picos de
aceleración que actúan en la estructura aislada y sus conte-nidos,
para minimizar la participación de modos superiores
y reducir las fuerzas de cortante que se producen durante
sismos de nivel de servicio.
Los dos deslizadores cóncavos, que se deslizan sobre las dos
superficies cóncavas principales conforman dos aisladores
de péndulo independientes. Las propiedades del segundo
péndulo son escogidas para minimizar las fuerzas de cor-tante
que ocurren durante los sismos de diseño. Esto reduce
los costos de construcción de la estructura. Las propiedades
del tercer péndulo son escogidas para minimizar los des-plazamientos
del Apoyo que ocurren durante el máximo
sismo creíble. Esto reduce el tamaño y costo de los Apoyos,
y reduce los desplazamientos requeridos para mantener una
adecuada separación entre estructuras vecinas.
El Apoyo de Péndulo Único mantiene la fricción constante,
la rigidez lateral, y el periodo constante para todos los nive-les
de movimientos sísmicos y desplazamientos. En el Apo-yo
de Triple Péndulo, los tres mecanismos de péndulo se
activan secuencialmente a medida que los movimientos del
sismo se tornan más fuertes. Los sismos de desplazamien-tos
bajos y altas frecuencias son absorbidos por el péndulo
Concavidad Principal
Deslizador Cóncavo
Sección transversal del Apoyo de Triple Péndulo.
Concavidades y montaje de deslizadores.
Concavidades y componentes deslizantes.
04 Aisladores Sísmicos Péndulo de Fricción

5. interno de baja fricción y de periodo corto. Para los sismos
más fuertes de Nivel de Diseño, tanto la fricción como el
periodo aumentan, lo que resulta en menores desplazamien-tos
del apoyo y menor cortante basal en la estructura. Para
el sismo más fuerte de los sismos Máximos Creíbles, tanto
la fricción del apoyo como la rigidez lateral aumentan, re-duciendo
el desplazamiento del apoyo. Cuando se diseñan
para el Máximo sismo Creíble, las dimensiones en planta
del apoyo de Triple Péndulo son aproximadamente el 60%
del de las de un Apoyo de Péndulo Simple equivalente.
Sección transversal del Apoyo de Péndulo Simple.
Apoyo de Péndulo Simple en el Máximo sismo Creíble.
H1
Posición central del Apoyo de Péndulo Triple.
H2>H1
H2
Movimiento del péndulo interno en sismo de Nivel de Servicio.
H3>H2
H3
Movimiento del péndulo inferior en sismo de Diseño.
H4>H3
H4
Movimiento del péndulo superior en el Maximo sismo Creible.
05 Aisladores Sísmicos Péndulo de Fricción
Comparación de los tamaños y respuestas de los Apoyos de
Péndulo Triple y de Péndulo Simple a los movimientos sísmicos.
Ciclo Histeretico Fuerza-Desplazamiento del Péndulo Simple
Ciclo Histeretico Fuerza-Desplazamiento del Péndulo Triple

6. 3«3. Principios de péndulo de fricción:
Aislamiento Sísmico
El periodo del Apoyo de Péndulo de Fricción es seleccionado
simplemente escogiendo el radio de curvatura de la superficie
cóncava. Es independiente de la masa de la estructura soporta-da.
El amortiguamiento se selecciona escogiendo el coeficiente
de fricción. Los movimientos de torsión de la estructura son
minimizados porque el centro de rigidez de los Apoyos coin-cide
automáticamente con el centro de masa de la estructura
soportada. El periodo del Apoyo, capacidad de carga vertical,
amortiguamiento, capacidad de desplazamiento y capacidad
de tensión pueden ser escogidas independientemente. Para el
Apoyo de Triple Péndulo, tres radios efectivos y tres coeficien-tes
de fricción son seleccionados para optimizar el desempeño
para diferentes fuerzas y frecuencias de sismos. Esto permite
máxima flexibilidad en el diseño para acomodarse a movi-mientos
tanto moderados como extremos. Incluyendo pulsos
06 Aisladores Sísmicos Péndulo de Fricción
de fuente cercana.
Concavidad, deslizador y alojamiento para Apoyos de Péndulo Simple
Concavidad y deslizador de 20 millones de libras de capacidad
de carga vertical
Periodo T=2Π√R/g Rigidez K=W/R
Movimiento del Péndulo
Movimiento de deslizamiento del Péndulo
Funcionamiento del Péndulo Simple
Funcionamiento del Péndulo Triple