Análisis de la respuesta sísmica de un estanque industrial apoyado sobre columnas

Abstract

Chile es un país sísmico debido a la subducción de la placa de Nazca bajo la Sudamericana y a las características geológicas, por lo que es relevante asegurar el buen funcionamiento de estructuras, en particular para el trabajo que se presenta a continuación, estanques verticales apoyados sobre columnas con una relación de aspecto alta, como los espesadores de minería. En el presente trabajo se busca verificar si el método estático de cálculo que se utiliza actualmente y que entrega la norma de la API 650 y NCh2369Of.2003 para estanques apoyados en el suelo es adecuado para ser aplicado en estanques apoyados sobre columnas, sin techo, cuya relación de aspecto es grande (ancho/alto>>1. Dado que el estanque estudiado no puede llenarse completamente de líquido, el comportamiento sísmico se ve afectado no sólo por una masa impulsiva (movimiento rígido junto con la estructura), sino también por una masa convectiva (movimiento del líquido producto de la ola). Para cumplir con el objetivo, se modelan en el programa computacional STAAD.Pro® V8i cuatro estanques, en los cuales el diámetro varía manteniendo constante su altura, y se analizan por dos métodos: el estático y el dinámico. En el método estático las cargas actúan de forma distribuida sobre el estanque y en el dinámico se agregan las masas y resortes acorde al modelo de Housner (1963), además del espectro híbrido de diseño, que combina el efecto impulsivo-convectivo. La ventaja de este último es que permite analizar los modos, factores de participación modal y períodos convectivo e impulsivo que se pueden comparar con los de la norma NCh2369.Of2003. La comparación entre ambos métodos se lleva a cabo de dos formas. La primera, es mediante un estudio global a través de los resultados de corte basal total y momento total en el origen, cuyos principales resultados indican que el método estático posee valores mayores que los entregados por el método dinámico calculado en base a combinación cuadrática completa (CQC), con diferencias que van entre un 14% y 22% para el esfuerzo de corte y entre un 1% y 21% para el momento total; la segunda, es mediante el estudio local de las fuerzas resultantes en el plano horizontal y vertical en los nodos donde se producen las reacciones de los soportes de la estructura. De esta comparación se concluye, que la distribución de las cargas provoca resultados distintos según cómo se apliquen éstas, provocando que los resultados varían localmente pero no globalmente. Finalmente, se concluye que el método estático es más conservador respecto al dinámico para cálculo de estructuras sometidas a sismos, por lo que es adecuado para responder satisfactoriamente a eventos, maximizando la seguridad del modelo.