ISO 23618:2022 e dispositivi di isolamento sismico: un'introduzione completa

I terremoti rimangono tra i rischi naturali più distruttivi per gli ambienti edificati. La filosofia di progettazione sismica convenzionale accetta il danno strutturale purché si prevenga il collasso. Tuttavia, negli ultimi decenni la società ha richiesto una migliore resilienza: gli edifici non dovrebbero solo proteggere la vita, ma anche rimanere operativi immediatamente dopo un terremoto.

Per raggiungere questo obiettivo, si sono sviluppati ingegneri in tutto il mondosistemi di isolamento sismico. Piuttosto che rafforzare ogni elemento strutturale, l’isolamento mira a disaccoppiare la struttura dalle scosse del terreno, riducendo le forze trasmesse. Questo concetto, un tempo innovativo, è diventato una pratica globale, con la protezione di migliaia di edifici, ponti e strutture industriali.

Nel 2022, l'ISO ha pubblicatoISO 23618:2022 – Basi per la progettazione delle strutture- Principi generali sustrutture sismicamente isolate.Questo standard internazionale consolida decenni di conoscenza in un quadro coerente, che copre progettazione, analisi, costruzione e manutenzione. Evidenzia il ruolo dicuscinetti in gomma, dispositivi di scorrimento e ammortizzatoricome prodotti di isolamento essenziali.

Questo documento fornisce un'introduzione dettagliata alla norma ISO 23618, con particolare attenzione ai dispositivi di isolamento comecuscinetti in gomma ad alto- smorzamento (HDRB), cuscinetti in piombo-gomma (LRB),Esmorzatori viscosi. Colloca inoltre la norma ISO 23618 accanto agli standard europei e americani e fornisce casi di studio, discussioni sulle prestazioni e direzioni future.

Si applica la norma ISO 23618isolamento sismico orizzontale degli edificie alcune strutture. Esclude l'isolamento verticale, i serbatoi di GNL e la maggior parte dei ponti (sebbene i principi possano essere adattati). Lo standard sottolinea che l'isolamento non è un componente aggiuntivo-, ma una strategia a livello di sistema- che deve essere integrata nelle prime fasi di progettazione.

La filosofia si fonda su tre pilastri:
1). Allungamento del periodo strutturale– spostando il periodo naturale a 2–3 s o più, riducendo le accelerazioni.
2). Aumento dello smorzamento– dissipare l’energia sismica per limitare lo spostamento.
3). Garantire il ri-centramento– ritorno alla posizione originale dopo l'agitazione.
 

Lo strato isolante si trova tra la sovrastruttura e la sottostruttura, sostenendo i carichi verticali, consentendo uno spostamento orizzontale fino a 600 mm e fornendo flessibilità di rotazione. La sottostruttura deve essere rigida e resistente, la deformazione deve concentrarsi sugli isolatori e gli spazi liberi (fossati) devono evitare colpi. Le prestazioni sono definite per le condizioni SLS, ULS e MCE.

La norma ISO 23618 consente l'analisi lineare equivalente (rigidezza e smorzamento effettivi) e l'analisi cronologica-non lineare. Le proprietà del dispositivo sono calibrate dai test.

I dispositivi includonocuscinetti elastomerici (HDRB, LRB), pendoli scorrevoli, guide lineari, Eammortizzatori. Ciascuno deve soddisfare capacità di carico, spostamento,dissipazione di energia, durata e controllo di qualità.
5.1 Cuscinetti in gomma ad alto smorzamento-(HDRB)
HDRBsono costituiti da lamierini in gomma e acciaio. Le mescole di gomma modificate forniscono uno smorzamento del 15-18%. Supportano carichi verticali fino a decine di MN, consentono un modulo di taglio orizzontale di ~ 0,4–1,0 MPa e sono durevoli. Comune nelle scuole, negli uffici e nelle torri.
5.2 Piombo-Cuscinetti in gomma (LRB)
LRBincorporano una spina centrale che produce 10-12 MPa, dissipando energia. Lo smorzamento è del 10–20%. Affidabile, sintonizzabile e ampiamente applicato negli ospedali e nei centri di emergenza. Esempio: Wellington Hospital, Nuova Zelanda.
5.3 Cursori per superfici curve (sistemi a pendolo)
Sistemi di scorrimento sfericigenerare forza di ripristino tramite la gravità. Il periodo dipende dal raggio di curvatura, indipendentemente dalla massa. I coefficienti di attrito 0,02–0,06 forniscono smorzamento. Capacità di spostamento fino a 600 mm o più. Utilizzato negli aeroporti e negli stadi.
5.4 Ammortizzatori supplementari
Ammortizzatori viscosidissipare energia attraverso la resistenza del fluido-dipendente dalla velocità.Smorzatori istereticiutilizzare acciaio cedevole.Ammortizzatori a frizionescivolare con attrito controllato. Questi migliorano l'isolamento dove lo smorzamento è insufficiente.

ISO 23618 integra i codici regionali:
- EN 15129:2009 + AC:2010 (Europa) –Dispositivi anti-sismicicopertura standardcuscinetti, cursori, ammortizzatori.
- ASCE/SEI 7-22 (USA) – Carichi di progettazione incluso il Capitolo 17 sull'isolamento.
- Specifiche della guida AASHTO LRFD (2014, USA) –Isolamento sismicoprogettazione di ponti.
L'ISO si allinea concettualmente ad entrambi, concentrandosi sulla progettazione-basata sulle prestazioni.

Ospedali:L'ospedale Kaiser Permanente (California) utilizza l'isolamento a pendolo.
Ponti:Ponte Akashi Kaikyō (Giappone) con smorzatori viscosi.
Eredità:Salt Lake City & County Building (Utah, USA) ristrutturato con isolamento.
Nucleare:Gli stabilimenti giapponesi utilizzano l'isolamento per la sicurezza critica.

La norma ISO 23618 richiede prove di tipo (cicliche su-scala completa), test di routine in fabbrica, supervisione della costruzione e ispezioni di manutenzione. La norma EN 15129 aggiunge la marcatura CE-e il controllo della produzione in fabbrica. Gli standard statunitensi richiedono test di qualificazione.

Effetti del vento: gli isolatori non devono spostarsi sotto il vento di servizio. Fuoco: l'elastomero necessita di protezione. Isolamento dei piani intermedi-: pratico per gli edifici alti, che richiedono un'attenta progettazione del diaframma e del percorso di carico.

Vantaggi: accelerazioni ridotte (50–70%), protezione delle apparecchiature, continuità operativa, adattabilità al retrofit.
Limitazioni: costo più elevato (5–10%), requisiti di spazio per il fossato, manutenzione, meno efficace su terreni morbidi.

I sistemi ibridi combinano gomma e slider. Gli smorzatori intelligenti (fluidi magnetoreologici) consentono il controllo semi-attivo. Sta emergendo l'isolamento degli edifici alti a metà-piano. I dispositivi vengono progettati per la resilienza a rischi multipli (terremoto + vento + incendio).

La norma ISO 23618:2022 codifica le migliori pratiche globali inisolamento sismico. La sua filosofia enfatizza l'estensione del periodo, aggiungendosmorzamentoe garantire il ricentramento. Collegandosi alla norma ISO 22762 percuscinetti elastomericie allineandosi alla norma EN 15129 e ASCE 7, promuove l'armonizzazione globale. L’isolamento non è solo una soluzione strutturale, ma una strategia di resilienza per la società.