Importancia de considerar modelos dinámicos de los tanques elevados en el análisis sísmico en edificaciones

Abstract

El presente trabajo, se enfoca en comprender el grado de influencia que tienen los tanques de agua de concreto armado sobre las edificaciones, en cuanto a la respuesta dinámica global del sistema, basando el modelado del tanque en el modelo de Housner, esto limitado a un análisis modal y espectral. El primer capítulo se centra en la problemática de los tanques de agua, ya que el almacenar agua para el consumo en edificaciones es vital, y más aún el tener acceso al líquido elemento después de un evento sísmico. El segundo capítulo se centra en los conceptos y modelo relacionados con el fenómeno de interacción fluido estructura y su aplicación mediante el modelo simplificado de dos grados de libertad, propuesto por George W. Housner, y también una parte en revisar la normatividad relacionada con los tanques de almacenamiento de agua y la normatividad nacional con respecto a este tipo de estructuras, viéndose que era necesario basarnos en el modelo de Housner para hacer el análisis dinámico. En el tercer capítulo mostramos los modelos propuestos para el análisis, acompañado con una metodología para el modelado del tanque que se propone, además de definir parámetros como el espectro de diseño regulado por la norma actual en el país. El cuarto capítulo analizamos los resultados obtenidos a partir de los modelos analizados, siendo un total de 60 modelos elaborados, en los cuales se evaluaron en cuanto al análisis modal espectral: modos de vibración, desplazamientos, cortante basal y momento de volteo. Observándose un fenómeno de sintonización del tanque con uno de los modos de vibrar para cada estructura analizada. De lo cual se encontró que los tanques sintonizados a el periodo fundamental de la estructura, es decir al primer modo, resulta siendo beneficioso ya que este reduce la respuesta de la estructura primaria con relación a la respuesta general de la estructura, pero para el caso del tanque esta resulta un tanto complicada ya que amplifica su respuesta de este drásticamente, especialmente las aceleraciones lo cual se corroboró en el análisis tiempo historia, y para el caso de fustes con baja rigidez resultan desplazamientos muy amplificados. Finalmente se puede concluir que es importante modelar el tanque sobre la estructura para ver si encontramos alguna amplificación de la respuesta del tanque que resulte perjudicial para este mismo.