DISEÑO SÍSMICO TANQUES DE AGUA DE FAISALIAH
Dynamis ha efectuado el diseño sísmico de los tanques de agua más grandes del mundo junto con la ingenieria Intecsa-Inarsa. Estos tanques tienen unas dimensiones de 120 metros de diámetro por 30 metros de altura y están localizados en la ciudad de Jeddah en Arabía Saudi.
El comportamiento de los depósitos de líquido bajo carga sísmica es un fenómeno bastante complejo que pone de manifiesto los siguientes fenómenos:
- la interacción entre el fluido y la estructura;
- posible levantamiento de una parte del depósito (si no está anclado);
- interacción entre el terreno y la cimentación del depósito;
- deformación del terreno en la parte comprimida de la base debido al momento de vuelco generado por las cargas sísmicas.
El movimiento horizontal originado por el sismo va a generar debido a los efectos inerciales en el líquido unas presiones hidrodinámicas que se van a aplicar en las paredes y en el fondo del depósito. Dichas presiones hidrodinámicas, actuando en sentido positivo y negativo, se van a superponer a la presión hidrostática que ejerce el líquido en reposo.
La metodología simplificada descrita en los códigos considera que el movimiento del líquido en el depósito generado por el sismo es la suma de dos modos:
- modo impulsivo que se encuentra en fase con las paredes del depósito,
- modo convectivo que corresponde al tambaleo de la superficie libre del líquido almacenado.
El acoplamiento dinámico entre el modo impulsivo y el modo convectivo es muy bajo debido a la gran diferencia entre las frecuencias de dichos modos. El movimiento de tambaleo de la superficie libre es muy lento mientras que la frecuencia de oscilación de las paredes del depósito es más rápida. Por ello estas dos contribuciones pueden ser consideradas por separado.
El segundo supuesto importante es considerar que las distribuciones del campo de presión impulsivo y del campo de presión convectivo en los lados y el fondo del depósito son idénticas a las calculadas para un depósito perfectamente rígido. De esta manera dichas presiones solo dependen de la geometría del depósito.
Las frecuencias correspondientes al modo impulsivo y al modo convectivo se pueden calculan mediante fórmulas semi-empíricas.
La frecuencia del modo de convección depende únicamente de la geometría del tanque. La frecuencia del modo impulsivo depende de la geometría del depósito, de las propiedades mecánicas del depósito (módulo de Young, etc…) y de la densidad del fluido almacenado.
Conociendo las frecuencias de dichos modos, la aceleración espectral se puede calcular sobre la base de espectros de dimensionamiento definidos para el sitio. Se pueden deducir igualmente las fuerzas sísmicas resultantes (F, M) en la base del depósito, originadas por el fluido y acumularlas a las fuerzas de inercia generadas en el depósito (relativamente pequeñas si las comparamos a las originadas por el fluido).
En el caso en el que el deposito este simplemente apoyado (sin anclajes al suelo), se podrá evaluar el levantamiento del depósito de forma aproximada teniendo en cuenta de la flexibilidad de la base.
