Análisis del comportamiento dinámico del agua en tanques apoyados rectangulares y cilíndricos bajo acción sísmica

Abstract

La presente tesis tiene como objetivo analizar y comparar la repuesta sísmica de tanques rectangulares y circulares de concreto armado conteniendo agua y con el tanque apoyado sobre el suelo, con el fin de demostrar que las fuerzas del movimiento y amplitud de movimiento del agua sobre las paredes del tanque dan resultados menos conservadores cuando se usa en el análisis las ecuaciones de Navier-Stokes en vez del Método Simplificado de Housner. Se presenta una propuesta de tanque rectangular y otro circular para un volumen de diseño de 1000 m3 de agua para un tanque apoyado en un suelo intermedio ubicado en Lima. Se procede a calcular el cortante basal y momento mediante el método de Housner con las especificaciones del ACI 350-01 y la norma Peruana de diseño sismoresitente E.030-2006. El cortante basal y momento se calculan con la ayuda de un modelo mecánico equivalente basado en las ecuaciones de Navier-Stokes para una, dos y tres masas oscilatorias modeladas en el software SAP 2000. Luego se encuentra que con el modelo mecánico equivalente basado en las ecuaciones de Navier- Stokes se obtiene un 10% y 15% menos de cortante y momento que con el modelo Housner. Asimismo, se procede a evaluar la amplitud del oleaje con las ecuaciones originales de Housner y ACI-350-01 y a su vez, resolviendo las ecuaciones de Navier-Stokes para varios modos de vibración. Luego se encuentra que la amplitud del oleaje máximo determinado en base a las ecuaciones de movimiento de Navier-Stokes son más conservardoras que la amplitud calculada por las especificaciones del ACI 350.3-01 y el Metodo de Houser. Sin embargo, el valor no sobrepasa del 20% por encima de lo propuesto por el ACI, para ambos tipos de tanques

The present thesis aims to analyze and compare the seismic response of rectangular and circular tanks of reinforced concrete containing water and with the tank resting on the ground, in order to demonstrate that the forces of movement and the amplitude of the movement of water over the tank walls give less conservative results when the Navier-Stokes equations are used in the analysis instead of the Housner's Simplified Method. We present a proposal for a rectangular tank and a circular one for a design volume of 1000 m3 of water for a tank supported on an intermediate ground located in Lima. We proceed to calculate the basal and momentum cut by the Housner method with the specifications of ACI 350-01 and the Peruvian standard of seismic design E.030-2006. The basal shear and momentum are calculated with the help of a mechanical model based on the Navier-Stokes equations for one, two and three oscillatory models modeled on the SAP 2000 software. It then encounters the equivalent mechanical model based on equations of Navier-Stokes is 10% and 15% less shear and moment than with the Housner model. Also, test the amplitude of the wave with the original equations of Housner and ACI-350-01 and turn, solving the Navier-Stokes equations for various modes of vibration. Then it encounters the amplitude of the wave at the base of the Navier-Stokes equations of motion are more conservative than the amplitude calculated by the specifications of ACI 350.3-01 and the Houser Method. However, the value does not exceed 20% above that proposed by the ACI, for both types of tanks.