Análisis Sísmico del Tanque
Normativa de diseño aplicable
En nuestro "Curso en Diseño y Construcción de Tanques y Silos” se efectúan comparativas entre los procedimientos de diseño sísmico establecidos por normativas americanas y europeas tanto para el caso de tanques como de silos.
Comportamiento Estático del Tanque
Inicialmente, visualicemos el comportamiento estático del tanque de 14m de altura y 13m de diámetro, destinado a almacenar un líquido cuya gravedad especifica (G) es igual a 1.1.
El liquido almacenado producirá tensiones circunferenciales sobre la lámina del cuerpo (Hoop Stress) que deben estar dentro del rango permitido por los códigos.
Se calcula la Tensión Circunferencial en la base del tanque (Nh) según API 650-20
Figura 1. Tensión Circunferencial en la base del tanque (Nh)
Comparación de resultados softwares Tank y SAP2000
El tanque diseñado según aplicación del Código API-650 (2020), ha sido validado posteriormente mediante el uso de los softwares Tank y SAP2000.
Figura 2. Comparación de resultados para análisis estático del tanque en Software Tank
Figura 3. Comparación de resultados para análisis estático del tanque en SAP2000
Fuerzas Sísmicas de Diseño API-650 y AWWA D-100
Se reconoce la respuesta sísmica del tanque mediante procedimientos de diseño pseudo dinámicos tal que la respuesta espectral del mismo y su contenido se divide en un modo convectivo y un modo impulsivo.
El análisis sísmico consiste en calcular la respuesta impulsiva que depende de la masa “mi” y
la respuesta convectiva que depende de la masa “mc” según el siguiente modelo:
Figura 4. Respuesta sísmica del Tanque
Respuesta Convectiva del Tanque
Mediante aplicación del código API-650 (2020) se ha estimado el período de vibración asociado a la respuesta convectiva como (Tc) = 3.82 s.
Luego, al realizar el modelado con SAP2000 obtenemos: T = 3.83 s
Figura 5. Respuesta Convectiva del Tanque
Respuesta Impulsiva del Tanque
De igual forma, aplicando el código API-650 (2020), se ha estimado el período de vibración asociado a la respuesta impulsiva como (Ti) = 0.178 s.
Luego, al realizar el modelado con SAP2000 obtenemos: T = 0.179 s
Figura 6. Respuesta Impulsiva del Tanque
La integración entre el correcto manejo de los estándares internacionales y el uso de software de última generación nos permitirá tener total dominio de los procesos de diseño, construcción e inspección de Tanques de almacenamiento apoyados sobre terreno.
Referencias
• Standard API 650 (American Petroleum Institute). Welded Tanks for Oil Storage. (Edición 2020).
• Standard AWWA D-100. Welded carbon Steel Tanks for Water Storage. (Edición 2021)
• Standard API 653 (American Petroleum Institute). (Edición 2014). Tank Inspection, Repair, Alteration, and Reconstruction. (Addendums 2018 y 2020 y Errata (2020).
El curso está enfocado en el diseño y construcción de tanques metálicos apoyados sobre terreno (Criterio API-650 y AWWA), tanques de hormigón armado (Criterio ACI y PCA), diseño de silos metálicos (Eurocódigos) y silos de concreto armado bajo la acción de cargas gravitacionales, de viento y sísmicas. Se aborda el diseño del cuerpo del tanque/silo, techos, fondo y cimentaciones.
