El documento describe diferentes tipos de sistemas de aislamiento de base para edificios, incluyendo aisladores de goma, péndulos de fricción y sistemas resilientes. Explica cómo estos sistemas reducen la excitación sísmica que alcanza el edificio y agregan un modo de vibración de baja frecuencia y alto amortiguamiento. También discute consideraciones de diseño como la capacidad para soportar peso, rigidez y disipación de energía.

1. AISLAMIENTO DE BASE
F. López Almansa
Universidad Politécnica de Cataluña

3. Aislamiento de base de un
edificio
Los aisladores se colocan a nivel del terreno.
“Seismic gap”. Nueva losa. Conexiones flexibles.

4. Efecto del aislamiento de base en
un edificio
• Reducir la cantidad de excitación que alcanza al edificio
(cortante en la base)
• Añadir un nuevo modo de vibración de baja frecuencia y
alto amortiguamiento que casi no conlleva deformaciones
estructurales (mov. de sólido rígido)
• Limitaciones:
– Energía en los modos superiores (acel. de alta frecuencia)
– Terreno firme y edificio rígido (número de plantas)
– Necesidad de soportar el peso de la construcción
– Efectos de proximidad de falla (pulsos)

5. Aislamiento sísmico de un puente
Aislamiento del tablero

6. Normativa
• Estados Unidos. Uniform Building Code (UBC)
• Italia, Japón, Reino Unido, Rusia, China, Chile y
Grecia
• ENV-1998-2 (parte 2 del Eurocódigo 8).
Aislamiento de base de tableros de puentes; en el
capítulo 7 se consideran puentes con dispositivos
aislantes y el anexo J trata de ensayos en prototipos
de sistemas de aislamiento sísmico.

7. Condiciones exigibles a los
aisladores
Imprescindibles:
• Capacidad para resistir el peso de la construcción
• Flexibilidad horizontal y rigidez vertical
Convenientes:
• Alta capacidad de disipación de energía
• Ciclos de histéresis estables
• Simplicidad, economía y bajo mantenimiento
• Durabilidad
• Rigidez inicial (horizontal)
• Fuerza de recuperación

8. Tipos de aisladores (1)
• Apoyos de goma. Se puede añadir plomo o aditivos
(ferrita) a la goma para aumentar el
amortiguamiento. Comportamiento lineal
(independiente de la frecuencia)
• Aisladores friccionales. Comportamiento no lineal
• Otros más simples y económicos
• Disipadores sin capacidad sustentante que se
instalan en paralelo con aisladores de los tipos
anteriores (EERC)
• Los apoyos de goma se pueden conectar en serie con
aisladores friccionales (Electricité de France)

9. Tipos de aisladores (2)
• GERB (aislamiento vertical)
• Aisladores metálicos con comportamiento plástico
• FIP (ferrocarril Caracas-Tuy)
• Sistema resiliente (múltiples capas de teflon)
• Pilotes flexibles encamisados (con holgura)
• Aislamiento rotacional en el arranque de pilares

10. Aislador de goma
RB “Rubber Bearing”; HDRB “High Damping ...”

11. Aislador de goma con núcleo de
plomo
LRB “Lead Rubber Bearing”

12. San Francisco
City Hall
• 5 plantas
• Estructura metálica con
muros de fábrica
• Cúpula de 91 m de
diámetro
• La planta baja es
“blanda”
• 530 aisladores de goma
y plomo
• 4 aisladores por
columna

13. San
Francisco
City Hall

14. Ensayos sobre aisladores de goma
• Pandeo

15. Golden
Gate
bridge

16. Aisladores de goma.
Ventajas e inconvenientes
• Dificultad de evacuación del calor generado (baja
relación superficie-volumen)
• Durabilidad difícil de garantizar
• Coste importante
• Comportamiento lineal

17. Aisladores de goma y disipadores
metálicos

18. Aisladores de
goma,
amortiguadores
y disipadores
metálicos

19. Protección de aisladores de goma
contra incendios

20. Aislador
friccional
(péndulo de
fricción)
FPS “Friction
Pendulum
System”

21. Péndulo de fricción. Modelización
• Comportamiento independiente de la frecuencia
• Comportamiento lineal a rigidez
g
R
T π
2
=
R
W
k =

22. Péndulo de fricción. Instalación

23. Péndulo de fricción. U.S. Court of
Appeals (San Francisco)
• Edificio histórico de cinco plantas
• Superficie 95 × 81 m2
• Estructura de acero y muros de granito y cerámica
• 256 aisladores

24. Péndulo de
fricción.
Benicia-
Martínez bridge
• Longitud = 1894 m
• 10 vanos
• Efectos de proximidad de
falla
• Aceleración espectral
superior a 7g
• 22 aisladores (3,9 m de
diámetro y 5 s de
período)

25. Péndulo de
fricción. San
Francisco Airport
International
Terminal
• Edificio diseñado para
resistir un terremoto
de magnitud 8
• T = 3 s
• 267 aisladores
• Desplazamiento = 49
cm

26. Péndulo de fricción.
LNG Tanks
• 2 depósitos de 69 m de
diámetro y 32 m de altura
• 212 aisladores por depósito
• T = 2,5 s; µ = 0,05
• Desplazamiento = 30 cm

27. Péndulo de fricción.
Ventajas e inconvenientes
• Dificultad para evaluar el inicio del deslizamiento
• Coste importante
• Comportamiento altamente no lineal. Introducción
de altas frecuencias
• Movimientos extraños del edificio si hay torsiones
(asimetría en planta)
• Alta disipación de energía

28. Aisladores GERB
• Muelle + amortiguador
• La rigidez vertical es 3 – 5
veces superior a la
horizontal
• Caros pero buenos
• Se han usado en el
Hospital de Sant Pau (L.
Bozzo) para aislamiento
vertical

29. Aisladores metálicos con
comportamiento plástico

30. Aislador de FIP industriale

31. Sistema resiliente
(múltiples capas de teflon)
La velocidad de
deslizamiento
es menor en
cada capa de
contacto (para
compensar el
incremento del
coeficiente de
rozamiento con
la velocidad)

32. South Rangitikei
Viaduct (NZ)