Global approaches to seismic isolation: a comparative analysis of international codes

Seismic base isolation is a highly effective strategy for protecting structures from earthquake effects; however, design procedures still vary considerably among international codes, leading to inconsistent safety margins and performance expectations. This thesis addresses these discrepancies through a comparative analysis of seven major regulatory frameworks: NTC 2018, Eurocode 8, ASCE 7-22, TBDY 2018, the NZSEE Guideline, the Japanese BSL, and ISO 23618. A six-story reinforced concrete building equipped with Lead Rubber Bearings (LRBs) is systematically designed and verified according to each standard, employing both simplified preliminary procedures and Nonlinear Time-History Analyses (NLTHA). The results show that, although all standards ensure satisfactory isolation performance, significant variations arise from the definition of elastic spectra, the adoption of different return periods for isolator design, the application of property modification factors accounting for device uncertainties, and the distinct approaches to ground-motion selection and scaling in nonlinear analyses. Turkish and American codes produce the most conservative predictions, whereas Eurocode 8 and NTC 2018 result in lower seismic demands. The study concludes by discussing the implications of these discrepancies for international practice and by underlining the need for clearer consistency in performance objectives and spectral definitions to support a more comparable and transparent design process.

L’isolamento sismico alla base rappresenta una strategia altamente efficace per la protezione delle strutture dagli effetti dei terremoti; tuttavia, le procedure di progettazione variano ancora in modo significativo tra i diversi codici internazionali, generando margini di sicurezza e prestazioni non uniformi. Questa tesi affronta tali discrepanze attraverso un’analisi comparativa di sette principali quadri normativi: NTC 2018, Eurocodice 8, ASCE 7-22, TBDY 2018, le Linee guida NZSEE, il Codice giapponese e la norma ISO 23618. Un edificio in cemento armato di sei piani, isolato mediante appoggi in gomma con anima in piombo (LRB), è stato progettato e verificato sistematicamente secondo ciascun standard, impiegando sia procedure preliminari semplificate sia analisi non lineari nel dominio del tempo (NLTHA). I risultati mostrano che, sebbene tutti i codici garantiscano un’adeguata efficacia dell’isolamento, emergono notevoli differenze dovute alla definizione degli spettri elastici, all’uso di differenti periodi di ritorno per la progettazione degli isolatori, all’applicazione di fattori di modifica delle proprietà per tener conto delle incertezze dei dispositivi e ai diversi criteri di selezione e di scala dei moti sismici per le analisi non lineari. I codici turchi e statunitensi forniscono previsioni più conservative, mentre l’Eurocodice 8 e le NTC 2018 conducono a minori domande sismiche. Lo studio si conclude discutendo le implicazioni di tali discrepanze per la pratica internazionale e sottolineando la necessità di una maggiore coerenza negli obiettivi prestazionali e nella definizione degli spettri, al fine di supportare un processo di progettazione più comparabile e trasparente.