ES2551182B2 - Dispositivo de aislamiento sísmico con múltiples núcleos y engranajes - Google Patents

Abstract

Dispositivo de aislamiento sísmico con múltiples núcleos y engranajes.#La presente invención es un sistema de aislamiento basado en la rodadura para la protección antisísmica de sistemas estructurales y no estructurales. Proporciona en una única unidad todas las funciones necesarias de: 1) soporte vertical rígido; 2) flexibilidad horizontal con garantía de estabilidad; 3) disipación de energía; 4) resistencia a vibraciones menores; 5) recentrado; 6) limitación de desplazamientos máximos. La invención proporciona puntos de contacto múltiples durante la rodadura en lugar de un punto de contacto único como en los dispositivos rodantes existentes. Esto permite el soporte y el aislamiento de estructuras con masas varias veces superiores a las de un aislador con un punto único de contacto, sin requerir un aumento en las dimensiones exteriores. Además, la invención adopta, por primera vez en los sistemas de aislamiento sísmico, configuraciones con engranajes para evitar cualquier movimiento deslizante del núcleo principal.

Description

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DISPOSITIVO DE AISLAMIENTO Sl'SMICO CON MULTIPLES NUCLEOS Y ENGRANAJES

Sector de la tecnica

DESCRIPCION

La presente invencion concierne a un sistema de aislamiento slsmico para la proteccion de sistemas estructurales y no estructurales contra acciones producidas por terremotos. Segun la terminologla usada en esta invencion, los sistemas estructurales a los que es aplicable incluyen edificios, puentes, depositos, etc., mientras que los sistemas no estructurales pueden ser cualquier tipo de objetos tales como equipamientos de precision, laboratorios, quirofanos, antiguedades, etc, susceptibles de ser danados en su integridad o que son sensibles al movimiento.

Los eventos slsmicos constituyen los riesgos naturales mas significativos en muchas areas del mundo. Los terremotos producen movimientos en el terreno y por consiguiente en los cimientos de las estructuras construidas, como las de los edificios, los puentes y otras. Estos movimientos generan fuerzas sobre las propias estructuras que producen vibraciones indeseadas que conviene mitigar. Con la filosofla tradicional de diseno slsmico, las estructuras se disenan para mantener un comportamiento elastico durante un terremoto suave. Sin embargo, para un terremoto moderadamente fuerte o significativamente fuerte, las estructuras pueden comportarse inelasticamente, dando lugar a fisuras o deformaciones residuales. Aunque el comportamiento inelastico de los principales miembros estructurales proporciona una fuente de disipacion de energla, las deformaciones permanentes resultantes y las fisuras afectan seriamente el rendimiento de las estructuras y conllevan costosos y diflciles trabajos de reparacion. Ademas, los modernos edificios contienen equipos extremadamente sensibles y costosos que tienen importancia vital en la salud, la educacion, la seguridad, el comercio y la economla. Registros y archivos electronicos son esenciales hoy en dla para el adecuado funcionamiento de nuestra sociedad. Con frecuencia, el contenido de los edificios o el propio funcionamiento de las infraestructuras son mas valiosos que las estructuras en si mismas. Ademas, hospitales, centros de comunicacion, emergencias, policla y bomberos deben mantenerse operativos cuando mas se necesitan, es decir inmediatamente despues de un terremoto. La construction convencional puede ser la causa de aceleraciones grandes en los pisos de edificios

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rlgidos y de grandes desplazamientos relativos entre pisos en el caso de edificios flexibles. Estos dos factores producen dificultades para garantizar la seguridad de los edificios y de sus contenidos. El aislamiento slsmico es la unica tecnica de proteccion que puede, de forma simultanea, minimizar desplazamientos relativos entre pisos, reducir aceleraciones y disminuir la intensidad de las fuerzas slsmicas transmitidas a la estructura o a objetos en su interior. Por tanto, el aislamiento slsmico esta establecido en la actualidad como la forma mas efectiva de mitigar la respuesta vibratoria de sistemas estructurales y de sistemas no estructurales bajo el ataque de terremotos.

Estado de la tecnica anterior

Existen siete elementos basicos que debe tener cualquier sistema de aislamiento slsmico efectivo, a saber: 1) una base rlgida en la direccion vertical capaz de soportar con seguridad el peso del objeto aislado; 2) una base flexible en la direccion horizontal de forma que el periodo de vibracion del sistema completo aumente lo suficiente como para reducir la respuesta frente a fuerzas slsmicas; 3) un amortiguador o disipador de energla de forma que los desplazamientos relativos entre el objeto aislado y el terreno puedan controlarse dentro un nivel de diseno; 4) un medio que proporcione rigidez horizontal bajo cargas de servicio menores tales como viento o terremotos de baja intensidad; 5) un mecanismo de re-centrado que, al acabar el evento slsmico, devuelva el objeto aislado a su posicion inicial; 6) un mecanismo (tope) que imponga restricciones al movimiento dentro de unos llmites de diseno para prevenir desplazamientos incontrolados del aislador; 7) el sistema de aislamiento no debe tener caracterlstica interna crltica alguna que pueda causar efectos negativos no deseados sobre la estructura u objeto soportado.

Se han propuesto muchos intentos para disenar sistemas de aislamiento slsmico efectivos pero todavla quedan inconvenientes por resolver. A principios de los anos 1980, el desarrollo en la tecnologla del caucho hizo posible la obtencion de nuevos compuestos llamados caucho de alto amortiguamiento o HDR (high damping rubber). Con estos compuestos se obtuvieron soportes con una alta rigidez frente a moderados esfuerzos de deformacion por cizalladura, pero con una baja rigidez frente a niveles de deformacion mas elevados. En descarga, estos soportes formaban un ciclo de histeresis con un amortiguamiento significativo. Aunque las primeras aplicaciones en puentes y edificios en EE.UU. a principios de los 80 usaban soportes de LRB o HDR, estos dos sistemas de aislamiento careclan todavla de limitadores de desplazamiento

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maximo, de mecanismos efectivos de recentrado (retorno del soporte a la posicion inicial tras acabar evento sismico), asi como de aptitudes para estructuras de baja masa. Ademas, se produda una reduccion del area de soporte cuando se movian lateralmente, lo que impoma restricciones a las proporciones de altura/anchura y deformacion/altura.

En algunos proyectos se usaron soportes deslizantes en paralelo con LRB y HDR para soportar componentes ligeros como escaleras. Los soportes deslizantes no se utilizaron en solitario como sistemas de aislamiento porque, aunque ofredan altos niveles de amortiguamiento, no incluian ni mecanismos de recentrado, ni medios de limitacion de desplazamiento maximo. Debido a esto, una estructura sustentada con este tipo de soportes deslizantes probablemente terminaria en una posicion diferente despues de un seismo y continuaria desplazandose en caso de replicas.

El desarrollo de los sistemas pendulares por friccion o FPS (friction pendulum system), conformaron los soportes deslizantes mediante una superficie esferica, superando el mayor inconveniente de los soportes deslizantes anteriores. El movimiento lateral del sistema FPS produce un levantamiento vertical de los soportes que proporciona una fuerza de recuperacion gravitacional pero, desafortunadamente, en detrimento del levantamiento estructural. Ademas, el elevado coste de los deslizamientos articulados (en FPS) dificulta su uso en edificios ligeros al no resultar rentables. Otro inconveniente de este sistema es el incremento del coeficiente de friccion de deslizamiento al aumentar la velocidad de deslizamiento. Se conoce un sistema de aislamiento basado en deslizamiento propuesto en la patente US2006174555A1 de EE.UU. Utiliza la friccion para suministrar amortiguamiento y superficies deslizantes curvadas para proporcionar capacidad de recentrado. Aunque estos sistemas de aislamiento comprenden varias partes moviles, lo que puede dar lugar

Estos sistemas tienen dos inconvenientes importantes: 1) permiten que la estructura oscile como un pendulo simple con un periodo de vibracion independiente de la masa de la estructura. Esto puede dar lugar a una resonancia de fallo catastrofica de la estructura aislada cuando el periodo dominante del terremoto tiene un valor proximo al del sistema de aislamiento; 2) generan fluctuaciones verticales de la estructura aislada debido a la sola presencia del movimiento sismico horizontal, lo que anade una componente vibratoria adicional indeseada en la direccion vertical.

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Los sistemas de aislamiento mencionados en los parrafos anteriores estan basados en mecanismos de movimiento que necesitan fuerzas horizontales de valor significativo para activar sus movimientos horizontales y, consecuentemente, iniciar el proceso del aislamiento slsmico. Esto lleva una mayor transferencia de fuerzas hacia la estructura u objeto aislado y, por tanto, produce un aislamiento slsmico menos eficiente. Para evitar este inconveniente, se han venido desarrollando sistemas de aislamiento slsmico basados en el principio del movimiento de rodadura, sin deslizamiento. Esto es as! debido a que los cuerpos rodantes requieren fuerzas horizontales significativamente pequenas para iniciar sus movimientos en comparacion con los mecanismos de movimiento de friccion o de materiales elastomeros de los sistemas de aislamiento FPS, HDR y LRB.

Se conoce la patente japonesa JP2001108015A que propone un dispositivo de aislamiento slsmico basado en la rodadura que incluye un elemento contra las elevaciones verticales de la estructura aislada. No obstante, este dispositivo carece de amortiguamiento y de tope para limitar desplazamientos maximos. Ademas, aunque reduce las fluctuaciones verticales de la estructura aislada, no las puede eliminar por completo. Depende de la capacidad de deformacion de un material tipo goma o caucho para el re-centrado, lo que podrla ser suficiente para objetos de pequena escala pero por debajo de las fuerzas recuperadoras necesarias para estructuras de escala real. Ademas, se requiere una conexion extremadamente fuerte entre las partes de goma y las partes metalicas, lo que parece poco practico para la construccion y su mantenimiento.

Se conoce otro intento de eliminar desplazamientos verticales de una estructura aislada propuesta por la patente japonesa JP2002061704A usando una rueda girando excentricamente. Por construccion, este dispositivo proporciona una unica direccion de aislamiento slsmico. Carece de topes limitadores de movimientos maximos, recentrado, amortiguamiento y resistencia a pequenas cargas de servicio y vibraciones menores. Lo peor es que el dispositivo es propenso a la inestabilidad y el correspondiente fallo estructural a partir de un cierto tiempo de funcionamiento separado de su posicion neutra, debido al elevado potencial de presentar movimiento deslizante.

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Se conoce la patente japonesa JP2005207056A, donde se propone una sistema de aislamiento formado por una bola lisa que rueda entre un par de placas conicas con el objeto de tener un mecanismo de recentrado. Este dispositivo carece de amortiguamiento, topes y genera fluctuaciones verticales de la estructura u objeto aislado. Ademas, el sistema no desarrolla resistencia alguna a pequenas cargas de servicio y vibraciones menores.

Otro sistema conocido es el de la patente japonesa JP2006084014A, que reivindica su capacidad para absorber impactos verticales al mismo tiempo que movimientos en cualquier direccion horizontal. El sistema consta esencialmente de una bola metalica cubierta con caucho y rodillos entre dos placas rlgidas con superficies internas concavas para producir recentrado. El dispositivo puede proporcionar aislamiento horizontal multidireccional y amortiguamiento, pero carece de topes limitadores de movimientos maximos y genera fluctuaciones verticales. El volumen de goma que rodea la bola rodante puede imponer restricciones al puro movimiento libre de rodadura, pudiendo as! producir un desacoplamiento insuficiente de la estructura aislada y, en consecuencia, permitir que mayor carga slsmica se transmita a la estructura. Ademas, el diseno del dispositivo no proporciona mecanismos para absorber cargas verticales. Un sistema similar fue propuesto en la patente japonesa JP2006283958A pero careciendo de resistencia a vibraciones menores y de capacidad de amortiguamiento.

La patente de EE.UU. US5081806A propuso un sistema de aislamiento que comprende una viga arqueada de hormigon reforzado soportada sobre dos cuerpos circulares o elipsoidales que ruedan entre dos placas rlgidas curvadas. La patente reivindica la capacidad para absorber desplazamientos slsmicos horizontales y verticales. Sin embargo, la viga arqueada, que es el elemento principal para absorber el desplazamiento vertical, no tiene capacidad para disipar energla en su rango elastico y experimenta deformaciones plasticas no recuperables bajo vibraciones verticales fuertes, lo que impide desarrollar adecuadamente su funcion. En cuanto a los soportes de la viga, estos carecen de amortiguamiento, de topes limitadores de desplazamientos maximos y de resistencia a vibraciones menores y, ademas, producen movimientos verticales en la estructura u objeto aislado.

Recientemente, en 2010, otro sistema de aislamiento slsmico fue propuesto en la patente internacional W02010000897A1, el cual combina en un unico dispositivo los siguientes elementos: 1) rigidez vertical; 2) flexibilidad horizontal; 3) amortiguamiento;

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4) resistencia a vibraciones menores; 5) recentrado; 6) topes para limitar desplazamientos maximos. El dispositivo es valido para proporcionar aislamiento de estructuras u objetos de masa ligera, moderada o grande, en una o multiples direcciones horizontales. Sus inconvenientes practicos se resumen en los siguientes tres puntos: 1) puede tener un tamano excesivo si se disena para sistemas de elevado peso; 2) puede aparecer movimiento deslizante en el cuerpo rodante si se producen excitaciones rotacionales; y 3) pueden aparecer danos en las placas superior e inferior de material hiperelastico del dispositivo bajo la aplicacion continua de las cargas verticales del peso de los sistemas aislados.

La presente invencion propone un sistema innovador de aislamiento slsmico practico, realizable y eficiente que supera muchos de los inconvenientes de los sistemas anteriores, manteniendo sus principales ventajas y aproximandose a los conceptos y requerimientos del aislamiento ideal. El sistema propuesto esta disenado principalmente para proteger una variedad de sistemas estructurales y no estructurales frente a las acciones slsmicas.

Explicacion de la invencion

La presente invencion concierne a un sistema de aislamiento slsmico basado en la rodadura para la protection de estructuras u objetos soportados, frente a excitaciones dinamicas producidas por terremotos. El sistema proporciona en un unico dispositivo todas las funciones necesarias de soporte rlgido vertical, flexibilidad horizontal con garantla de estabilidad, disipacion histeretica de energla, resistencia a pequenas cargas de servicio y a pequenas vibraciones, auto-recentrado y limitation de desplazamientos maximos. El sistema no genera comportamientos no deseados en la estructura u objeto aislado. La caracterlstica mas significativa de la invencion es su capacidad para proporcionar multiples puntos de contacto durante la rodadura, en lugar de un unico punto de contacto como en los dispositivos rodantes tradicionales existentes. Esto permite el soporte y el aislamiento de sistemas con masas varias veces superiores a las permitidas por un sistema de aislamiento con un contacto simple, sin aumentar sus dimensiones exteriores, eliminando as! la necesidad de integrar elementos adicionales de soporte a la invencion para aumentar su capacidad de carga con el consiguiente aumento de las dimensiones exteriores. Ademas, la presente invencion adopta, por primera vez en los sistemas de aislamiento,

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configuraciones con engranajes para evitar cualquier posible movimiento deslizante del cuerpo rodante bajo excitaciones sismicas severas.

El dispositivo aislador sismico de la presente invention comprende:

- al menos un nucleo principal de section transversal sensiblemente cuasi-eliptica, dispuesto entre al menos dos placas de soporte;

- unos medios de acoplamiento situados entre el nucleo principal y las placas de soporte, de modo que el nucleo principal es capaz de desplazarse rotativamente y de rodar en relation a las placas de soporte. En una realization preferida, el nucleo principal comprende adicionalmente sendas placas hiperelasticas sobre las que se apoyan dichos medios de acoplamiento. En esta Memoria nos referiremos a un material hiperelastico como aquel que se caracteriza por admitir deformaciones mayores que las de un material elastico y ser capaz de recuperar su estado inicial sin deformation despues de cesar la causa que ha producido la deformation;

- estando dotadas dichas placas de soporte con sendos medios de tope configurados de manera que se encajan con unas configuraciones de retention correspondientes en el nucleo principal, de manera que el maximo desplazamiento relativo entre el nucleo principal y dichas placas de soporte queda limitado por un valor de diseno. Para una realizacion preferida, dichos medios de tope comprenden adicionalmente placas anulares de material hiperelastico;

- unos medios amortiguadores que vinculan entre si a dichas placas de soporte. Para una realizacion preferida, los medios amortiguadores comprenden al menos una barra cuya seccion longitudinal tiene una configuration curvada de manera que nunca entre en contacto con el nucleo principal.

Los medios de acoplamiento situados entre el nucleo principal y las placas de soporte comprenden al menos un nucleo secundario alargado, cuyo extremo es plano o redondeado, dispuesto sobre unas laminas elasticas situadas sobre los lados exteriores de las placas hiperelasticas, siendo dicho nucleo secundario encajable en unos correspondientes surcos anulares concentricos, situados en las placas de soporte.

La seccion transversal de las placas de soporte mencionadas es curvada y convexa respecto a los lados exteriores del nucleo principal para prevenir el levantamiento de la estructura u objeto aislado.

El nucleo principal comprende una parte superior perforada y una parte inferior perforada, las cuales alojan los nucleos secundarios.

En otra realizacion de la presente invencion, los medios de acoplamiento entre el nucleo principal y las placas de soporte consisten en unas ranuras concentricas en

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los lados exteriores del nucleo principal, siendo dichas ranuras concentricas complementarias con unos engranajes dispuestos en las placas de soporte.

El sistema de aislamiento slsmico puede configurarse comprendiendo una pluralidad de dispositivos aisladores slsmicos con varios nucleos principales entre las placas de soporte para soportar cargas verticales de mayor magnitud. En otra realization de la presente invention, la capacidad de soportar cargas verticales mayores puede conseguirse incluyendo adicionalmente al menos una esfera dispuesta entre un canal concavo circular y una curvatura convexa opuesta a dicho canal concavo circular, estando dispuestos el canal concavo circular y una curvatura convexa, respectivamente, en las placas de soporte.

Breve description de los dibujos

■ La Figura 1 muestra dos unidades de los nucleos principales de la invencion totalmente ensambladas; la de la parte superior de la figura utiliza nucleos secundarios de punta redonda, mientras que la de la parte inferior utiliza nucleos secundarios de punta plana.

■ La Figura 2 muestra secciones transversales verticales de las dos unidades totalmente ensambladas de los nucleos principales de la invencion de la Figura 1.

■ La Figura 3 muestra la parte perforada superior del nucleo principal de la invencion para los dos casos de nucleos secundarios de punta redonda y punta plana, respectivamente.

■ La Figura 4 muestra la parte perforada inferior del nucleo principal de la invencion para los dos casos de nucleos secundarios de punta redonda y punta plana, respectivamente.

■ La Figura 5 muestra la parte superior ensamblada del nucleo principal de la invencion usando nucleos secundarios de punta redonda, la lamina elastica esferica superior, la placa hiperelastica esferica superior y el cuerpo rlgido de relleno superior.

■ La Figura 6 muestra la parte inferior ensamblada del nucleo principal de la invencion usando nucleos secundarios de punta redonda, la lamina elastica esferica inferior, la placa hiperelastica esferica inferior y el cuerpo rlgido de relleno inferior.

■ La Figura 7 muestra la parte superior ensamblada del nucleo principal de la invencion usando nucleos secundarios de punta plana, la lamina elastica

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esferica superior, la placa hiperelastica esferica superior y el cuerpo rlgido de relleno superior.

■ La Figura 8 muestra la parte inferior ensamblada del nucleo principal de la invencion usando nucleos secundarios de punta plana, la lamina elastica esferica inferior, la placa hiperelastica esferica inferior y el cuerpo rlgido de relleno inferior.

■ La Figura 9 muestra la parte superior ensamblada del nucleo principal de la invencion para los dos casos de nucleos secundarios de punta redonda y punta plana, respectivamente.

■ La Figura 10 muestra la parte inferior ensamblada del nucleo principal de la invencion para los dos casos de nucleos secundarios de punta redonda y punta plana, respectivamente.

■ La Figura 11 muestra la parte intermedia del nucleo principal que une sus partes superior e inferior, respectivamente.

■ La Figura 12 muestra todas las unidades ensambladas que conforman el nucleo principal de la invencion, tanto para el caso de los nucleos secundarios de punta redonda (parte superior de la figura) como para los de punta plana (parte inferior de la figura).

■ La Figura 13 muestra una unidad completa ensamblada del nucleo principal de la invencion, en el caso de nucleos secundarios de punta redonda, antes y despues de la aplicacion de cargas verticales en su posicion neutra sin deformacion.

■ La Figura 14 muestra una unidad completa ensamblada del nucleo principal de la invencion, en el caso de nucleos secundarios de punta redonda, antes y despues de la aplicacion de cargas verticales en una posicion deformada distinta de la posicion neutra.

■ La Figura 15 muestra los patrones de distribution de fuerzas en los multiples puntos de contacto de una unidad completa ensamblada del nucleo principal de la invencion, en el caso de nucleos secundarios de punta redonda, despues de la aplicacion de cargas verticales en una posicion deformada distinta de la posicion neutra.

■ La Figura 16 muestra la elevation vertical producida por el movimiento de rodadura de una unidad completa ensamblada del nucleo principal de la invencion, en el caso de nucleos secundarios de punta redonda, y la solucion propuesta usando dos placas rlgidas de soporte superior e inferior con curvaturas interiores.

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■ La Figura 17 muestra las configuraciones detalladas de las dos placas rlgidas de soporte superior e inferior disenadas para una unidad de nucleo principal considerando, respectivamente, los dos casos de nucleos secundarios de punta redonda (parte superior de la figura) y nucleos secundarios de punta plana (parte inferior de la figura).

■ La Figura 18 muestra las placas anulares hiperelasticas superior e inferior y las correspondientes placas rlgidas de soporte superior e inferior.

■ La Figura 19 muestra una unidad de nucleo principal acotada entre dos placas de soporte superior e inferior; la parte superior de la figura corresponde al caso de nucleos secundarios de punta redonda, y la parte inferior al caso de nucleos secundarios de punta plana.

■ La Figura 20 (parte superior) muestra los amortiguadores y sus anillos horizontales de sujecion. La parte inferior muestra una unidad de la invencion completamente ensamblada considerando nucleos secundarios de punta redonda.

■ La Figura 21 muestra secciones transversales verticales de una unidad de la invencion completamente ensamblada, considerando nucleos secundarios de punta redonda.

■ La Figura 22 muestra secciones transversales verticales de una unidad de la invencion completamente ensamblada, considerando nucleos secundarios de punta plana.

■ La Figura 23 ilustra los mecanismos de auto-frenado y no elevacion vertical de una unidad de la invencion completamente ensamblada, considerando nucleos secundarios de punta redonda.

■ La Figura 24 muestra la vista isometrica de una unidad ensamblada completa de la invencion con multiples nucleos principales en forma de flor con nucleos secundarios de punta plana.

■ La Figura 25 muestra las vistas frontal y seccional de una unidad ensamblada completa de la invencion con multiples nucleos principales en forma de flor con nucleos secundarios de punta plana.

■ La Figura 26 muestra los marcos rlgidos superior e inferior que sujetan las placas de soporte engranadas y las placas anulares hiperelasticas para ensamblar una unidad multinucleo de la invencion en forma de flor.

■ La Figura 27 muestra el marco rlgido inferior ensamblado con las placas de soporte engranadas y las placas anulares hiperelasticas antes y despues de integrar los multiples nucleos principales con nucleos secundarios de punta plana.

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■ La Figura 28 muestra la vista isometrica del marco rlgido inferior ensamblado con las placas engranadas y las placas anulares hiperelasticas despues de integrar los multiples nucleos principales con nucleos secundarios de punta plana.

■ La Figura 29 muestra los amortiguadores, sus sujeciones superiores e inferiores y los tornillos de fijacion.

■ La Figura 30 muestra la vista isometrica de una unidad totalmente ensamblada de la invencion de forma alargada con multiples nucleos principales.

■ La Figura 31 muestra los marcos rlgidos superior e inferior del dispositivo de aislamiento con multiples nucleos principales de forma alargada.

■ La Figura 32 muestra el marco rlgido inferior ensamblado con las placas de soporte engranadas, las placas anulares hiperelasticas, los amortiguadores y las sujeciones de estos.

■ La Figura 33 muestra una vista isometrica de una unidad de la invencion

parcialmente ensamblada en forma alargada con multiples nucleos

principales, con nucleos secundarios de punta plana, sin la cobertura del marco superior.

■ La Figura 34 muestra una vista superior de una unidad de la invencion

parcialmente ensamblada en forma alargada con multiples nucleos

principales, con nucleos secundarios de punta plana, sin la cobertura del marco superior.

■ La Figura 35 muestra el nucleo principal engranado, las placas de soporte engranadas y las placas anulares hiperelasticas del Ejemplo 1.

■ La Figura 36 muestra una vista isometrica de una unidad de la invencion parcialmente ensamblada en forma de flor con multiples nucleos principales engranados, sin la cobertura del marco superior.

■ La Figura 37 muestra una vista seccional de una unidad de la invencion totalmente ensamblada en forma de flor con multiples nucleos principales engranados.

■ La Figura 38 muestra una vista isometrica de una unidad de la invencion parcialmente ensamblada en forma alargada con multiples nucleos principales engranados, sin la cobertura del marco superior.

■ La Figura 39 muestra una vista seccional de una unidad de la invencion totalmente ensamblada en forma alargada con multiples nucleos principales engranados.

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■ La Figura 40 muestra una vista isometrica de una unidad de la invencion totalmente ensamblada que incluye una combinacion de nucleos principales con engranajes sin nucleos secundarios y nucleos principales esfericos sin engranajes.

■ La Figura 41 muestra la placa rlgida de soporte inferior de la invencion para el caso de una combinacion de nucleos principales con engranajes sin nucleos secundarios y nucleos principales esfericos sin engranajes.

■ La Figura 42 muestra una vista isometrica de una unidad de la invencion parcialmente ensamblada para el caso de una combinacion de nucleos principales con engranajes sin nucleos secundarios y nucleos principales esfericos sin engranajes.

■ La Figura 43 muestra una vista seccional de una unidad de la invencion totalmente ensamblada que incluye una combinacion de nucleos principales con engranajes sin nucleos secundarios y nucleos principales esfericos sin engranajes.

Descripcion detallada de un ejemplo de realizacion preferida

Se presenta un ejemplo concreto del sistema de aislamiento propuesto, describiendo en detalle sus componentes y el proceso de ensamblaje para llegar, paso a paso, a configurar un sistema completo realizable.

El elemento principal de la invencion es el nucleo principal mostrado en la Figura 1. El nucleo principal consta de varios elementos que se explican en detalle en las Figuras 1 - 12:

- una parte superior perforada (1);

- una parte inferior perforada (2);

- una parte intermedia (3) que une las dos partes superior e inferior;

- un conjunto de pequenos nucleos (nucleos secundarios) superiores (4) insertados en las perforaciones (8) de la parte superior (1);

- un conjunto de nucleos secundarios inferiores (5) insertados en las perforaciones (9) de la parte inferior (2).

Las puntas de los nucleos secundarios de los conjuntos superior e inferior pueden ser de forma redondeada (4 y 5) o de forma plana (6 y 7). La diferencia fundamental entre ambas formas esta en que, en el caso de los nucleos secundarios de punta redonda,

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existe un contacto puntual en cada nucleo secundario cuando se aplica una carga, mientras que en el caso de nucleos secundarios de punta plana el contacto es en una superficie para cada nucleo secundario, lo que proporciona mayor capacidad de carga y evita posibles aplanamientos de las puntas redondeadas bajo aplicaciones de grandes cargas.

Para el montaje del nucleo principal de la invencion usando nucleos secundarios de punta redondeada, segun muestra la Figura 1 (parte superior) y la Figura 2 (parte superior), se siguen los pasos que se describen a continuation:

- Segun se muestra en la Figura 3, la punta redondeada (10-a) de un nucleo secundario superior (4) se pasa primero a traves de la perforation (8) de la parte perforada superior (1), desde dentro hacia fuera, hasta que el reborde (11) del nucleo secundario (4) entre en contacto directo con la superficie esferica interior (18) de la parte perforada superior (1), impidiendo que el nucleo secundario (4) atraviese por completo la perforacion (8) hacia el lado exterior (19) de la parte perforada superior (1).

- De forma similar, segun se muestra en la Figura 4, la punta redondeada (13-a) de un nucleo secundario inferior (5) se pasa primero a traves de la perforacion (9) de la parte perforada inferior (2), desde dentro hacia fuera, hasta que el reborde (14) del nucleo secundario (5) entre en contacto directo con la superficie esferica interior (20) de la parte perforada inferior (2), impidiendo que el nucleo secundario (5) atraviese por completo la perforacion (9) hacia el lado exterior (21) de la parte perforada inferior (2).

- Despues de ensamblar el conjunto completo de nucleos secundarios (4) a la parte perforada superior (1), dicho conjunto se mantiene en su lugar usando una lamina elastica esferica (25), de modo que la superficie esferica superior (27) de la lamina (25) se mantiene en contacto directo tangencial con todas las superficies esfericas (12) de los nucleos secundarios superiores (4), tal como se observa en la Figura 5. La lamina (25) debe empujarse hacia arriba para asegurar todos los nucleos secundarios (4) a la parte superior perforada (1), esto es forzando a la superficie esferica (12) a estar en contacto con la superficie esferica interior (18) de la parte perforada superior (1).

- De forma similar, y despues de ensamblar el conjunto completo de nucleos secundarios (5) a la parte perforada inferior (2), dicho conjunto se mantiene en su lugar usando una lamina elastica esferica (26), de modo que la superficie esferica inferior (28) de la lamina (26) se mantiene en contacto directo

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tangencial con todas las superficies esfericas (15) de los nucleos secundarios inferiores (5), tal como se observa en la Figura 6. La lamina (26) debe empujarse hacia abajo para asegurar todos los nucleos secundarios (5) a la parte inferior perforada (2), esto es forzando a la superficie esferica (14) a estar en contacto con la superficie esferica interior (20) de la parte perforada inferior (2).

- Despues de sujetar el conjunto superior de nucleos secundarios (4) hacia arriba usando la lamina elastica superior (25), una placa hiperelastica esferica superior (31), hecha de un material hiperelastico como la goma o el neopreno, se une a la lamina elastica superior (25) por debajo, tal como se observa en las Figuras 3 y 5. La superficie esferica superior (33) de la placa (31) es coincidente con la superficie esferica inferior (29) de la lamina (25) y empuja hacia arriba. Ademas, la superficie perimetral (37) de la lamina (31) debe coincidir con la superficie (39) de la parte perforada superior (1).

- De forma similar, y despues de sujetar hacia abajo el conjunto inferior de nucleos secundarios (5) usando la lamina elastica inferior (26), una placa hiperelastica esferica inferior (32), hecha de un material hiperelastico como la goma o el neopreno, se une a la lamina elastica inferior (26) por encima, tal como se observa en las Figuras 4 y 6. La superficie esferica inferior (34) de la placa (32) es coincidente con la superficie esferica superior (30) de la lamina (26) y empuja hacia abajo. Ademas, la superficie perimetral (38) de la lamina (32) debe coincidir con la superficie (40) de la parte perforada inferior (2).

- Siguiendo a la placa hiperelastica esferica superior (31), un cuerpo rlgido superior de relleno (41) se acopla a la placa (31) por debajo y empujando hacia arriba como se ve en las Figuras 3 y 5. La superficie esferica superior (43) del cuerpo (41) es coincidente con la superficie esferica inferior (35) de la placa hiperelastica superior (31). La superficie perimetral exterior (45) del cuerpo (41) es coincidente con la superficie interior (47) de la parte perforada superior (1).

- De forma similar, y siguiendo a la placa hiperelastica esferica inferior (32), un cuerpo rlgido inferior de relleno (42) se acopla a la placa (32) por encima y empujando hacia abajo como se ve en las Figuras 4 y 6. La superficie esferica inferior (44) del cuerpo (42) es coincidente con la superficie esferica superior (36) de la placa hiperelastica inferior (32). La superficie perimetral exterior (46) del cuerpo (42) es coincidente con la superficie interior (48) de la parte perforada inferior (2).

- Despues de los pasos anteriores, las partes superior e inferior del nucleo principal, usando nucleos secundarios con puntas redondeadas (veanse las

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Figuras 9 y 10 en su parte superior) estan listas para acoplarse mediante la parte central de union (3). Como se observa en la Figura 11, esta parte central de union (3) esta dotada, en su diametro interior, de dos roscados opuestos superior e inferior (53 y 54, respectivamente) que se ajustan a los roscados complementarios con que estan dotados los diametros exteriores de las partes superior e inferior del nucleo principal (55 y 56, respectivamente), tal como se observa en las Figuras 9 y 10, respectivamente. La configuracion de los roscados complementarios permite apretar o aflojar de forma simultanea las dos partes superior e inferior. Apretar simultaneamente implica reducir la altura global del nucleo principal, mientras que aflojar simultaneamente implica aumentar dicha altura. La configuracion, opcional, de forma regular (57) del perlmetro de la parte de union (3) facilita el apriete o aflojado manual con menor deslizamiento de las manos al girar dicha parte, segun se ve en la Figura 11.

- La parte ensamblada superior del nucleo principal se acopla a la parte central de union (3) usando los roscados (55) y (53), respectivamente, mientras que la parte ensamblada inferior del nucleo principal se acopla con la parte central de union (3) usando los roscados (56) y (54), respectivamente.

- En este momento, el nucleo principal, con nucleos secundarios de punta redondeada, esta finalmente ensamblado tal como puede apreciarse en la Figura 12 parte superior. Este nucleo principal completo sera identificado con el numero 70-a en el resto de esta Memoria.

Los mismos pasos descritos anteriormente se siguen para ensamblar el nucleo principal de la invencion cuando se usan nucleos secundarios de punta plana, con la unica excepcion de sustituir los nucleos secundarios de punta redondeada (4 y 5) por los nucleos secundarios de punta plana (6 y 7), respectivamente. Los detalles se ilustran en las Figuras 7, 8, 9, 10 y 12 en su parte inferior. Este nucleo principal completo con nucleos secundarios de punta plana sera identificado con el numero 70- b en el resto de esta Memoria.

Despues de haber detallado su montaje, se describen a continuation los principios de operation del nucleo principal considerando el caso (70-a) con nucleos secundarios de punta redondeada como caso demostrativo. Las explicaciones se entienden con ayuda de las Figuras 13, 14 y 15. En servicio, el nucleo principal esta siempre acotado por dos planos rlgidos horizontales: 1) el plano (71), que representa el plano rlgido mas bajo de la estructura o del objeto aislado; 2) el plano (72), que representa el plano

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rlgido mas alto del terreno, fundacion o soporte. En la posicion neutra, y antes de la aplicacion de la carga vertical, el nucleo principal genera dos unicos puntos de contacto (73 y 74) con los planos (71) y (72), respectivamente, Figura 13 superior. La aplicacion hacia abajo de las cargas verticales (75), que representan el peso de la estructura u objeto aislado, genera reacciones de igual magnitud en sentido opuesto (76). Ambas cargas (75) y (76) tienden a comprimir el nucleo principal y acortar su altura global. Puesto que todos los componentes del nucleo principal son elementos metalicos rlgidos, excepto las placas hiperelasticas esfericas superior e inferior (31 y 32), las unicas fuentes de compresibilidad dentro del cuerpo del nucleo principal seran dichas dos placas hiperelasticas (31 y 32).

A medida que el plano superior (75) cargado empuja hacia abajo, el nucleo secundario central (77-a) en contacto con ese plano se mueve hacia abajo como un cuerpo rlgido, sin deformacion, y empuja hacia abajo la lamina esferica elastica superior (25), la cual simplemente se deforma hacia abajo ya que reposa sobre la placa deformable hiperelastica (31). Esto permite que la siguiente proxima fila de nucleos secundarios (77-b) se muevan tambien hacia abajo, y a continuation la siguiente fila (77-c), y asl sucesivamente, produciendo un patron de multiples puntos de contacto (77) con el plano compresor (71) alrededor del nucleo secundario central, tal como se ilustra en la Figura 13, parte inferior. Lo mismo ocurre con la parte inferior del nucleo principal cuando se considera la compresion hacia arriba del plano (72), generandose el patron de multiples puntos de contacto (78) paso a paso, es decir (78-a), despues (78-b), (78- c) y sucesivos. Las funciones de las laminas elasticas esfericas (25) y (26) son: 1) proteger las placas hiperelasticas (31) y (32) contra la penetration o el dano producido por los nucleos secundarios si estuvieran en contacto directo; 2) redistribuir la presion de un nucleo secundario central sobre un area relativamente mas amplia, alrededor del nucleo secundario, sobre las placas hiperelasticas (31) y (32), lo que lleva a un hundimiento de los nucleos secundarios contiguos y asl producir sucesivamente mas puntos de contacto con los planos de compresion. Este mecanismo de generation de patrones de multiples puntos de contacto bajo cargas verticales se produce tambien en cualquier instante de tiempo despues de aplicar fuerzas que generan rotaciones (79 y 80), tal como se ilustra en la Figura 14.

Es importante remarcar que los puntos centrales de contacto (77-a y 78-a) reciben mayores cargas verticales que los de la fila contigua (77-b y 78-b), los cuales a su vez reciben mayores cargas que los de la siguiente fila (77-c y 78-c) y asl sucesivamente. Esta reduction gradual de fuerzas desde dentro hacia fuera puede verse con claridad

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en los patrones de fuerzas superior e inferior (87) y (88), respectivamente, en la Figura 15. Los patrones de fuerza (87) y (88) tienen una ventaja mayor sobre los otros patrones uniformes de fuerza (85) y (86), al imponer menos restricciones al movimiento de rodadura del nucleo principal. Esto, a su vez, proporciona mayor grado de desacoplamiento con la estructura u objeto aislado, lo que consecuentemente se traduce en una mayor protection frente a las acciones slsmicas, principal objetivo de la presente invention, gracias a las configuraciones esfericas exteriores de las partes perforadas superior e inferior (1) y (2).

La configuration superficial exterior del nucleo principal es quasiellptica con el fin de proporcionar suficiente excentricidad (e), entre las dos llneas verticales de action del peso estructural y su reaction vertical, en cualquier position deformada distinta de la position neutra sin deformation, tal como se ve en la Figura 14, parte inferior. Dicha excentricidad produce un par recuperador (M) opuesto a la direction del movimiento de rodadura. Este par es responsable del re-centrado de la estructura u objeto aislado despues de que la accion slsmica termine y evita posteriores desplazamientos permanentes.

Aunque la excentricidad es util como mecanismo de re-centrado, genera un efecto indeseado al elevar la estructura u objeto aislado en cualquier posicion deformada distinta de la posicion neutra, con una altura (89) que se aprecia en la Figura 16, parte superior. Esto lleva a una fluctuation vertical no deseada de la estructura u objeto aislado bajo cargas dinamicas oscilatorias. Para superar este inconveniente, el nucleo principal se coloca y se acota entre dos placas rlgidas de soporte superior (90) e inferior (91) respectivamente, las cuales se muestran en la Figura 16, parte inferior. Estas placas tienen unas configuraciones internas curvadas (92 y 93), vease Figura 17, que absorben exactamente cualquier movimiento vertical generado por la rodadura del nucleo principal cuasi-ellptico. Esto significa que la distancia vertical entre la superficie horizontal mas alta de la placa de soporte superior (90) y la superficie horizontal mas baja de la placa de soporte inferior (91) se mantiene siempre constante.

Ademas de la curvaturas interiores (92) y (93), las placas rlgidas de soporte superior e inferior (90) y (91) estan dotadas con las siguientes otras configuraciones:

- Surcos anulares concentricos para proporcionar espacios adecuados que se ajustan a las puntas de los nucleos secundarios y forman en conjunto un sistema rodante engranado que nunca presenta movimiento deslizante bajo excitation slsmica alguna. Tales surcos estan indicados en la Figura 17 como

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(10-b) y (13-b) para el caso de nucleos secundarios de puntas redondas y como (16-b) y (17-b) para el caso de nucleos secundarios de punta plana.

- Orificios (96) y (97) para sujetar los amortiguadores (112) que, una vez colocados como se ilustra en la Figura 20, suministraran el mecanismo de amortiguamiento o disipacion de energla del sistema de aislamiento slsmico.

- Canales anulares laterales (98) y (99) para ajustarse con los anillos (108) y (109) de sujecion de los amortiguadores.

- Rebordes perimetrales en angulo recto (94) y (95) para ajustarse con las placas anulares de material hiperelastico (100) y (101) a traves de las caras en angulo recto (104) y (105), respectivamente, segun se ilustra en la Figura 18.

- Tornillos de anclaje (102) y (103) para fijar las placas de soporte superior e inferior (90) y (91) a la estructura u objeto soportado y al terreno, respectivamente.

Para montar una unidad completa del aislador, se siguen los siguientes pasos:

- Se juntan las placas anulares de material hiperelastico (101) con la placa rlgida de soporte inferior (91), de manera que las caras en angulo recto (105) de la placa (101) sean coincidentes con los rebordes perimetrales en angulo recto (95). De forma similar, se repite la operacion con la placa anular superior (100) y la placa rlgida de soporte superior (90) a traves de las caras (94) y (104) en las placas (90) y (100), respectivamente.

- Se centra el nucleo principal sobre la placa rlgida de soporte inferior (91). A continuation se anaden los amortiguadores (112) y despues se anade la placa rlgida de soporte superior (90).

- Se sujetan los amortiguadores (112) usando las sujeciones de anillos (108) y (109), cerrandose estas sujeciones usando los clips (110) y (111) para finalmente obtener una unidad completa de la invention, tal como se muestra en la Figura 20, parte inferior. La Figura 21 muestra una unidad completa de la invencion con nucleos secundarios de punta redonda, mientras que otra unidad completa se muestra en la Figura 22 usando nucleos secundarios de punta plana.

La Figura 23 muestra dos caracterlsticas principales intrlnsecas de la invencion. La primera es el mecanismo que evita la elevation de la estructura u objeto aislado, lo que se consigue con el diseno de las curvaturas interiores de las placas rlgidas de soporte superior e inferior (90) y (91), respectivamente, para mantener la misma

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distancia vertical entre dichas placas a lo largo del tiempo en cualquier posicion del nucleo principal. La segunda caracteristica intrinseca es el mecanismo de auto- frenado, el cual se activa unicamente en el caso de que las caras (106) de la placa hiperelastica anular superior (100) coincidan con las caras de las configuraciones de retencion (58) y (59) del nucleo principal, y tambien las caras (107) de la placa hiperelastica anular inferior (101) coincidan con las caras de las configuraciones de retencion (60) y (61) del nucleo principal. El papel del mecanismo de auto-frenado es proporcionar un elemento para parar el movimiento cuando la invencion este sujeta a terremotos mas severos que el terremoto de diseno, de forma que se mantenga la estabilidad de la estructura u objeto aislado durante esta situacion.

Aunque una unica unidad de la invencion puede proporcionar una capacidad de carga vertical significativamente superior a la de los dispositivos rodantes tradicionales caracterizados por un punto unico de contacto, dicha capacidad puede multiplicarse varias veces. Diferentes unidades simples de la invencion pueden unirse entre si dando lugar a una unidad de la invencion con multiples nucleos principales mas general y efectiva y con gran capacidad de cargas verticales, preparada para soportar sistemas estructurales y no estructurales de elevado peso. Las Figuras 24 a 34 muestran una forma de realization de este sistema multiple. La unidad de nucleos multiples resultante puede adoptar dos formas principales: una unidad en forma de flor (Figuras 24 a 29) para ajustarse a columnas estructurales interiores; y una unidad de forma alargada (Figuras 30 a 34) que se ajusta a columnas situadas en el perimetro exterior de las estructuras o a paredes estructurales.

Los elementos principales para ensamblar la unidad de nucleos multiples en forma de flor, mostrados en las Figuras 24 y 25, son los marcos rigidos en forma de flor superior e inferior (120) y (121), respectivamente, vease la Figura 26. Los huecos vados de estos marcos superior e inferior (120) y (121) se llenan con un numero correspondiente de placas rigidas de soporte superior e inferior (122) y (123), respectivamente. Las caras (124) y (125) se hacen coincidir con las superficies (126) y (127), respectivamente. Los planos (128) y (130) deben ser coplanarios y tambien han de ser coplanarios los planos (129) y (130), vease la Figura 26. Las placas anulares superior e inferior (100) y (101) se sujetan a las placas (122) y (123) en una forma similar a como se sujetan previamente a las placas rigidas de soporte superior e inferior (90) y (91), respectivamente, vease la Figura 27 superior. Un nucleo principal se centra a continuation a cada placa rigida de soporte inferior (123), tal como se muestra en la Figura 27 inferior y en la Figura 28. Los amortiguadores (112) se

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integran en la unidad de multiples nucleos principales. Esta unidad es cubierta a continuacion con las placas ensambladas (120), (122) y (100). Las sujeciones de los amortiguadores (136) y (137), en la Figura 29, se agrupan de forma que las partes semi-cillndricas (138) estan en contacto tangencial con los amortiguadores correspondientes (112) para conseguir una fuerte sujecion de dichos amortiguadores. Finalmente, las sujeciones de los amortiguadores (136) y (137) se fijan en sus lugares usando los tornillos (139). El nucleo principal multiple ha quedado as! unido rlgidamente a una estructura mediante los anclajes (102) y (132) y a sus cimientos mediante los anclajes (103) y (133), veanse las Figuras 24 y 25.

De forma similar, la unidad de nucleos multiples de forma alargada de la invencion se monta como se observa en la Figura 30. Los elementos principales son los marcos rlgidos en forma alargada superior e inferior (140) y (141), respectivamente, vease la Figura 31. Los huecos vaclos de los marcos (140) y (141) se ocupan con un numero correspondiente de placas rlgidas de soporte superior e inferior (122) y (123), respectivamente. Las caras (124) y (125), vease la Figura 26, se hacen coincidir con las superficies (126) y (127), respectivamente. Los planos (128) y (130) deben ser coplanarios y tambien han de serlo los planos (129) y (130), vease la Figura 26. Las placas hiperelasticas superior e inferior (100) y (101), respectivamente, se acoplan con las placas (122) y (121) en forma similar al acoplamiento con las placas rlgidas de soporte (90) y (91), respectivamente, vease la Figura 32. Un nucleo principal se centra a continuacion a cada placa de soporte (123) como se observa en las Figuras 32, 33 y 34. Los amortiguadores (112) se instalan en la unidad de nucleos multiples y la unidad se cubre con las placas ensambladas (140), (122) y (100). Las sujeciones superiores de los amortiguadores (136) y (142) de la Figuras 29 y 30 se agrupan de forma que las partes semi-cillndricas (138) estan en contacto tangencial con los correspondientes amortiguadores (112) para conseguir un fuerte agarre de dichos amortiguadores. De forma similar, las sujeciones inferiores de los amortiguadores (137) y (143) se integran a la unidad en forma alargada de la invencion. Finalmente, todas las sujeciones de los amortiguadores han quedado fijadas firmemente en sus ubicaciones usando los tornillos (139). La unidad de nucleos multiples de forma alargada esta ahora lista para ser acoplada rlgidamente a una estructura mediante los anclajes (102) y (103) y a sus cimientos mediante los anclajes (103) y (133), vease la Figura 30.

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Descripcion detallada de otros ejemplos de realizacion

Ejemplo 1 (aislador con multiples nucleos con engranajes en forma de flor sin nucleos secundarios)

Las Figuras 35, 36 y 37 muestran un diseno alternativo de la invencion. En este diseno, se han excluido los conjuntos de nucleos secundarios superiores e inferiores. En su lugar se cortan unas ranuras concentricas (150) y (151) superiores e inferiores, respectivamente, a traves de las superficies esfericas rodantes superior e inferior del nucleo cuasi-ellptico principal (70-c). Estas ranuras (150) y (151) crean una superficies rodantes engranadas que se ajustan perfectamente con los engranajes de las correspondientes placas rlgidas de soporte superior e inferior (152) y (153), respectivamente, para evitar cualquier posible movimiento deslizante bajo movimientos slsmicos horizontales o rotatorios. Los dos elementos principales para ensamblar la unidad con multiples nucleos en forma de flor, mostrada en las Figuras 35, 36 y 37, son los marcos rlgidos superior e inferior en forma de flor (120) y (121), vease la Figura 26. Los huecos vaclos de estos marcos superior e inferior (120) y (121) se llenan con un numero correspondiente de placas rlgidas de soporte superior e inferior

(122) y (123), respectivamente. Las caras (124) y (125) se hacen coincidir con las superficies (126) y (127), respectivamente. Los planos (128) y (130) deben ser coplanarios y tambien han de ser coplanarios los planos (129) y (130), vease la Figura 26. Las placas anulares superior e inferior (100) y (101) se sujetan a las placas (122) y (123) en una forma similar a como se sujetan previamente a las placas rlgidas de soporte superior e inferior (90) y (91), respectivamente, vease la Figura 27 superior. Un nucleo principal se centra a continuacion a cada placa rlgida de soporte inferior

(123) , tal como se muestra en la Figura 36. Los amortiguadores (112) se integran en la unidad de multiples nucleos principales. Esta unidad es cubierta a continuacion con las placas ensambladas (120), (122) y (100). Las sujeciones de los amortiguadores (136) y (137), en la Figura 36, se agrupan de forma que las partes semi-cillndricas (138) estan en contacto tangencial con los amortiguadores correspondientes (112) para conseguir una fuerte sujecion de dichos amortiguadores, vease la Figura 29. Finalmente, las sujeciones de los amortiguadores (136) y (137) se fijan en sus lugares usando los tornillos (139). El nucleo principal multiple ha quedado as! unido rlgidamente a una estructura mediante los anclajes (102) y (132) y a sus cimientos mediante los anclajes (103) y (133), veanse las Figuras 36 y 37.

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Ejemplo 2 (aislador con multiples nucleos con engranajes en forma alargada sin nucleos secundarios)

Las Figuras 38 y 39 muestran un diseno alternativo de la invencion. En este diseno, se han excluido los conjuntos de nucleos secundarios superiores e inferiores. En su lugar se cortan unas ranuras concentricas (150) y (151) superiores e inferiores, respectivamente, a traves de las superficies esfericas superior e inferior del nucleo cuasi-ellptico principal (70-c). Estas ranuras (150) y (151) crean una superficies engranadas que se ajustan perfectamente con los engranajes de las correspondientes placas rlgidas de soporte superior e inferior (152) y (153), respectivamente, para evitar cualquier posible movimiento deslizante bajo movimientos slsmicos horizontales o rotatorios. Los dos elementos principales para ensamblar la unidad con multiples nucleos en forma alargada, mostrada en las Figuras 38 y 39, son los marcos rlgidos superior e inferior en forma alargada (140) y (141), vease la Figura 31. Los huecos vaclos de estos marcos (140) y (141) se llenan con un numero correspondiente de placas rlgidas de soporte superior e inferior (122) y (123), respectivamente. Las caras

(124) y (125) se hacen coincidir con las superficies (126) y (127), respectivamente. Los planos (128) y (130) deben ser coplanarios y tambien han de ser coplanarios los planos (129) y (130), vease la Figura 31. Las placas superior e inferior (100) y (101) se sujetan a las placas (122) y (123) en una forma similar a como se sujetan previamente a las placas rlgidas de soporte superior e inferior (90) y (91), respectivamente, vease la Figura 32. Un nucleo principal se centra a continuacion a cada placa rlgida de soporte inferior (123), tal como se muestra en las Figuras 38 y 39. Los amortiguadores (112) se integran en la unidad de multiples nucleos principales de forma alargada. Esta unidad es cubierta a continuacion con las placas ensambladas (140), (122) y (100). Las sujeciones de los amortiguadores (136) y (142), en la Figura 38, se agrupan de forma que las partes semi-cillndricas (138) estan en contacto tangencial con los amortiguadores correspondientes (112) para conseguir una fuerte sujecion de dichos amortiguadores, vease la Figura 29. De forma similar, las sujeciones de los amortiguadores (137) y (143) se integran en la unidad de forma alargada de la invencion. Finalmente, todas las sujeciones de los amortiguadores se fijan firmemente en los lugares apropiados usando los tonillos (139). El nucleo principal multiple engranado de forma alargada ha quedado as! unido rlgidamente a una estructura mediante los anclajes (102) y (132) y a sus cimientos mediante los anclajes (103) y (133), vease la Figura 39.

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Ejemplo 3 (aislador con una combination de nucleos principales con engranajes sin nucleos secundarios y nucleos principales esfericos sin engranajes)

Las Figuras 40-43 muestran otra posible forma alternativa de la invencion. En esta forma, se han excluido los conjuntos de nucleos secundarios superiores e inferiores. Un unico nucleo principal engranado (70-c) se coloca en el centro de la placa rlgida inferior (163) y se rodea con un numero adecuado de esferas rlgidas (160). La placa (163) tiene un canal concavo circular (165) para recoger, organizar y centrar las esferas rlgidas despues de que la accion slsmica termine, vease la Figura 41. La placa rlgida de soporte superior (162) esta dotada de un correspondiente canal pero de curvatura convexa opuesta (164) para evitar la elevacion vertical de la estructura aislada durante la accion slsmica, vease la Figura 43. La produccion de una unidad completa de esta forma de la invencion empieza con el montaje de las placas anulares hiper-elasticas (100) y (101) a las placas de soporte superior e inferior (162) y (163), respectivamente, alrededor de la parte central engranada de dichas placas. El nucleo principal engranado (70-c) se centra entonces a la placa inferior (163). Despues, las esferas rlgidas se agrupan alrededor del nucleo principal dentro del canal inferior concavo (165). La placa rlgida de soporte superior ensamblada cubre los nucleos principales. Los amortiguadores se disponen a continuation a lo largo del perlmetro de las placas (162) y (163) en sus lugares apropiados. Las sujeciones de los amortiguadores (168) se integran a la placa superior (162) a traves de los canales anulares laterales (170). De forma similar, las sujeciones inferiores de los amortiguadores (169) se integran a la placa inferior (163) a traves de los canales anulares laterales (171). Los clips (110) y (111) se usan para cerrar las sujeciones superiores e inferiores, respectivamente, de los amortiguadores. Finalmente, el dispositivo aislador con una combination de nucleos principales con engranajes sin nucleos secundarios y nucleos principales esfericos sin engranajes esta listo para ser unido rlgidamente a una estructura mediante los anclajes (102) y (132) y a sus cimientos mediante los anclajes (103) y (133), veanse las Figuras 40 y 43.

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   REIVINDICACIONES

   1. Dispositivo aislador sismico caracterizado por el hecho de que comprende:

   - al menos un nucleo principal de seccion transversal sensiblemente cuasi-ellptica, dispuesto entre al menos un par de placas de soporte (90, 91, 122, 123);

   - unos medios de acoplamiento provistos entre el nucleo principal y las placas de soporte (90, 91); configurados dichos medios de acoplamiento de modo que el nucleo principal es capaz de desplazarse angularmente en relacion a las placas de soporte (90, 91);

   - estando dichas placas de soporte (90, 91, 122, 123) vinculadas entre si mediante unos medios amortiguadores;

   - estando dotadas dichas placas de soporte (90, 91, 122, 123) con sendos medios de tope que se encajan con las caras (58, 59, 60, 61) correspondientes de unas configuraciones de retencion del nucleo principal, de manera que el maximo desplazamiento relativo entre el nucleo principal y dichas placas de soporte (90, 91, 122, 123) queda limitado en un valor predeterminado.
2. 2. Dispositivo aislador sismico segun la reivindicacion 1, caracterizado por el hecho de que el nucleo principal comprende adicionalmente sendas placas hiperelasticas (31, 32) sobre las que se apoyan dichos medios de acoplamiento.
3. 3. Dispositivo aislador sismico segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado por el hecho de que los medios de tope comprenden rebordes perimetrales (94, 95) orientados hacia el nucleo principal.
4. 4. Dispositivo aislador sismico segun la reivindicacion 3, caracterizado por el hecho de que los medios de tope comprenden adicionalmente placas anulares (100, 101) de material hiperelastico.
5. 5. Dispositivo aislador sismico segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado por el hecho de que los medios de amortiguacion comprenden al menos una barra (112) cuya seccion longitudinal tiene una configuration curvada de manera que nunca entra en contacto con el nucleo principal.
6. 6. Dispositivo aislador sismico segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que los medios de acoplamiento comprenden al menos un nucleo secundario (4, 5, 6, 7) alargado dispuesto sobre unas laminas elasticas (25,

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7. 7. Dispositivo aislador slsmico segun la reivindicacion 6, caracterizado por el hecho de que la seccion transversal de las placas de soporte (90, 91, 122, 123) es curvada y convexa respecto a los lados exteriores (19, 21) del nucleo principal.
8. 8. Dispositivo aislador slsmico segun cualquiera de las reivindicaciones 6-7,

   caracterizado por el hecho de que el nucleo secundario (4, 5) presenta un extremo redondeado (10-a).
9. 9. Dispositivo aislador slsmico segun cualquiera de las reivindicaciones 6-7,

   caracterizado por el hecho de que el nucleo secundario (6, 7) presenta un extremo plano (16-a).
10. 10. Dispositivo aislador slsmico segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado por el hecho de que el nucleo principal comprende una parte superior perforada (1) y una parte inferior perforada (2), estando vinculadas ambas a traves de una parte intermedia (3).
11. 11. Dispositivo aislador slsmico segun la reivindicacion 6 y 10, caracterizado por el hecho de que la parte superior perforada (1) y la parte inferior perforada (2) comprenden una pluralidad de perforaciones (8, 9) configuradas de forma que alojan los nucleos secundarios (4, 5, 6, 7).
12. 12. Dispositivo aislador slsmico segun la reivindicacion 1 caracterizado por el hecho de que los medios de acoplamiento comprenden unas ranuras concentricas (150, 151) en los lados exteriores (19, 21) del nucleo principal (70-c), siendo dichas ranuras concentricas (150, 151) complementarias con unos engranajes (152, 153) dispuestos en las placas de soporte (90, 91, 122, 123).
13. 13. Sistema de aislamiento slsmico que comprende una pluralidad de dispositivos aisladores slsmicos segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores.
14. 14. Sistema de aislamiento sismico segun la reivindicacion 13, caracterizado por el hecho de que hay provistos varios nucleos principales entre dos placas de soporte (162, 163).

    5 15. Sistema de aislamiento sismico segun cualquiera de las reivindicaciones 13-14,

    caracterizado por el hecho de que comprende adicionalmente al menos una esfera (160) dispuesta entre un canal concavo circular (165) y una curvatura convexa (164) opuesta a dicho canal concavo circular (165), estando dispuestos el canal concavo circular (165) y una curvatura convexa (164) respectivamente en dos placas de 10 soporte (162, 163), estando configurada la esfera (160) para rotar relativamente respecto a dichos canal concavo circular (165) y curvatura convexa (164).