COMPORTAMIENTO DINÁMICO DE TANQUES DE AGUA
(Traducción Libre)
Durante el sismo de chile de mayo, 1960, un gran
número de tanques elevados fueron severamente
dañados considerando que otros sobrevivieron al
daño. Un análisis del comportamiento dinámico de
tales tanques debió tomar en cuenta el movimiento
relativo del agua en el tanque como así como el
movimiento relativo del tanque sobre el suelo.
Algunas expresiones simples se obtuvieron para las
propiedades dinámicas pertinentes del tanque con
una superficie libre de agua. Un análisis dinámico
simplificado es indicado para la respuesta de
tanques de agua elevados al movimiento sísmico del
suelo.
Comportamiento Dinámico de Tanques de Agua
INTRODUCCIÓN
El desempeño de tanques elevados durante el sismo es de mucha importancia para los ingenieros,
no solamente porque de la importancia de estos tanques en el control de incendios, pero también
por que la estructura simple de un tanque elevado es relativamente fácil de analizar y, de el
estudio de tanques puede ser informativo acerca del comportamiento de estructuras durante
los sismos. Durante el sismo chileno de mayo, 1960 un número de tanques elevados de agua fueron
dañados como se describió en un paper por K. V. Steinbrugge y R. Flores. Otros tanques elevados
sobrevivieron sin daños, como se describe en el paper de W. K. Cloud. Un análisis dinámico de
tanques debe tomar en cuenta el movimiento relativo del agua respecto del tanque así como el
movimiento relativo del tanque sobre el suelo. Si un tanque cerrado esta complemente lleno de
agua o completamente vacío, es esencialmente una estructura de una sola masa. Si, como el usual,
el tanque tiene una superficie libre de agua allí estará oscilando durante un sismo y esto hace
que el tanque sea esencialmente una estructura de dos masas. Para proporciones certeras del
tanque y la estructura el oscilamiento del agua debe ser el factor dominante, considerando para
las otras proporciones la oscilación debe tener poco efecto. De otra manera, un entendimiento
del daño sísmico, o supervivencia del tanque de agua elevado requiere un entendimiento de las
fuerzas dinámicas asociado con la oscilación del agua.
TANQUES SOBRE EL SUELO
Un tanque de agua o reservorio sobre el suelo tendrá sus volúmenes excitado por oscilación
provocado por un sismo y la amplitud del oscilamiento es indicativo de la intensidad del
movimiento del suelo. Si un tanque con una superficie libre de agua (Fig. 1a) está sujeto a
aceleración horizontal del suelo , las fuerzas ejercidas sobre el tanque por el agua son de dos
tipos. Primero, cuando el muro del tanque acelera hacia adelante y atrás una cierta fracción del
agua es forzada a participar en este movimiento, que ejerce una fuerza reactiva sobre el tanque
igual como si fuese ejercida por una masa Mo que es atada rígidamente al tanque a la altura
apropiada tal como se muestra en la Fig. 1b. La masa Mo es atada a la altura ho para que la fuerza
horizontal ejercida sea colineal con la fuerza resultante ejercida por el equivalente de agua.
Segundo, el movimiento del muro del tanque excita el agua en oscilaciones que en turnos ejercen
una fuerza de oscilación sobre el tanque. Esta fuerza de oscilación es igual a la ejercida por una
masa M1 que puede oscilar horizontalmente contra un resorte restringido tal como se muestra
en la Figura 1b. La masa M1 corresponde al modo fundamental de oscilación del agua que es el
modo de importancia para la mayoría de problemas sísmicos. Si el sistema equivalente mostrado
en la Figura 1b está sujeto a una aceleración sísmica del suelo, las fuerzas ejercidas sobre el
tanque por Mo y M1 serán iguales al que es ejercida por el agua en el tanque de la Figura 1a.
Boletín de la Sociedad Americana de Sismología
