Análisis dinámico de tanques superficiales, circulares y rectangulares

Por: Julián Mejia Zúñiga, José A. Acero Martínez,

Si bien es cierto, que un tanque es una estructura que almacena agua, muchas veces es analizada y diseñada en forma inapropiada, debido a la falta de información disponible, principalmente en el comportamiento dinámico.

Esta estructura tipo tanque, debe resistir todas las cargas a las que estará sometida durante su vida útil sin sufrir fisuras que ocasionarían fugas o infiltraciones de agua. Un chequeo importante es el control de fisuración que esta en función de la fuerza anular por ejemplo en los reservorios circulares. La fuerza anular es calculada mucha veces considerando solo la presión hidrostática dejando de lado las fuerzas hidrodinámicas que incrementan las fuerzas internas de los muros de los tanques, y por consiguiente la cantidad de acero de refuerzo.

Para tener un marco teórico se hace referencia a la teoría de Housner que es una simplificación de la teoría de Graham y Rodríguez, cuyas ecuaciones están en función de la geometría del reservorio. El código que gobierna el diseño sísmico de los tanques y reservorios es el “Seismic Design of Liquid-Containing Concrete Structures and Commentary” (ACI 350.3-01 y 350.3R-01). La teoría hace referencia a masas impulsivas que no ocasionan un oleaje y a masas convectivas que si generan oleaje en la parte superior.

Si bien los tanques se encuentran realmente enterrados debe verificarse su condición de superficial ya que es un estado de carga importante.

En cuanto, al espectro de respuesta tiene que ser reducido a valores de R (factor de reducción),mayores a 1 para periodos bajos de la estructura y tiene que tener un factor de reducción R=1 (elástico), para los periodos altos del agua. Finalmente, se desarrolla modelos computacionales para verificar los resultados realizados con la teoría de Housner, en el cual la rigidez del agua es modelada con resortes o elementos de comportamiento lineal.