Resumen

Se analizan los resultados de la respuesta dinámica de un tanque cilíndrico de acero, ubicado en la zona sur-oriental de Cuba; sometido a excitación sísmica horizontal, a partir del desarrollo de diferentes modelos de cálculo; tomando como referencia el código de diseño API 650 del 2013 y los parámetros que caracterizan el peligro sísmico de la República de Cuba, establecidos en la NC 46:2017. En la investigación se desarrollan dos modelos matemáticos de cálculo; uno simplificado basado en el sistema mecánico equivalente descrito por Housner en 1963 y otro complejo, el cual integra la técnica de los elementos finitos y el método del análisis modal espectral, con la ayuda del software profesional SAP2000, v.22.0 Al analizar los resultados se concluye que, (1) los valores de períodos en tanques son elevados debido a las oscilaciones del fluido almacenado, (2) existe concordancia entre el método analítico, especificado en API. 650, y los modelos computacionales basados en elementos finitos, (3) el modelo desarrollado a partir de elementos finitos, corrobora la existencia de deformaciones en la parte baja de las paredes del tanque, conocidas como “pata de elefante” y “punta de diamante”, así como, pandeo en la parte superior de la pared lateral del tanque, causado por el efecto del oleaje y (4) de acuerdo con las relaciones de aspecto tenidas en cuenta (H/R), en las cuales el radio es constante, el período del modo convectivo disminuye su valor, en la medida que disminuye dicha relación de aspecto; tornándose el modo impulsivo menos dominante.

I. INTRODUCCIÓN

Los tanques cilíndricos de acero son estructuras especiales construidas con el propósito de almacenar líquidos como agua, combustibles, productos químicos, hidrocarburos y sus derivados, entre otros; son ampliamente utilizados en la industria del gas, petroquímica y energética. Estas estructuras son susceptibles de sufrir algún tipo de falla en caso de sismos de magnitudes sísmicas medias y altas [1], tales como grandes deformaciones en la parte superior e inferior de la pared del tanque, ruptura en las conexiones entre el tanque y las tuberías, ruptura de la unión soldada entre las paredes y el fondo, pandeo en la parte inferior de las paredes del tanque, entre otros.

Terremotos como los ocurridos en 1960 en Chile; 1994 en Northridge, California; 1995 en Kobe, Japón; 1999 en Kocaeli, Turquía; Haití y Chile en 2010; evidencian la susceptibilidad de este tipo de estructuras a las acciones sísmicas. Por este motivo, la respuesta de este tipo de estructuras ante terremotos intensos ha sido objeto de numerosas investigaciones experimentales y analíticas, principalmente dirigidas a determinar tanto la influencia de las presiones hidrodinámicas como a proponer procedimientos fiables para evaluar las fuerzas dinámicas inducidas por la componente lateral de un movimiento sísmico a partir de modelos mecánicos simplificados [2].

• Materias:Acero Sismicidad Tanques
• Subjects:Steel Seismicity Tanks
• Palabras claves:convectivo; elemento finito; espectro de respuesta; impulsivo; tanques cilíndricos.
• Keywords:convective; cylindrical tanks; finite element; impulsive; response spectrum.