Propuesta de solución analítica para el análisis sísmico de reservorios circulares apoyados aplicando la ecuación de Morley-Koiter

Abstract

A medida del avance tecnológico y la creación de softwares para el análisis estructural, se ha dejado de lado el método analítico para la solución de algunos problemas, lo cual nos ha llevado a desconocer el procedimiento de como hallar ciertos resultados. Un gran ejemplo de esto es el diseño para reservorios circulares apoyados, ya que no existe un método analítico, para lograr encontrar los esfuerzos causados por fuerzas de naturaleza sísmica, en las paredes del reservorio. Por lo cual, la única manera de realizar un diseño para esta estructura es empleando un programa de análisis estructural. En la presente investigación, se propone la aplicación de una solución analítica, para el análisis sísmico y estático de reservorios circulares apoyados. Para lo cual, se tiene como base fundamental, la ecuación de Morley-Koiter, ya que ha demostrado en la tesis de doctorado del Dr. Hoefakker, ser eficiente para dar solución al problema de estructuras cilíndricas de pared delgada, sin embargo, dicha tesis se direcciona principalmente hacia el análisis de chimeneas sometidas a cargas de viento. Mencionado esto, lo innovador de esta investigación, es demostrar que la ecuación de Morley – Koiter puede ser aplicada en reservorios cilíndricos apoyados, sometidos a cargas estáticas provocadas por el empuje del agua hacia las paredes, como cargas estáticas que pueden representar la presión del agua sobre las paredes, las cargas dinámicas por oleaje y demás cargas dinámicas que se presentan durante un evento sísmico. El éxito de esta investigación se logrará luego de que al aplicar la ecuación de Morley - Koiter a reservorios circulares apoyados, sometidos a cargas estáticas de sismo, presente resultados coherentes y similares a los resultados que se obtienen mediante el uso de un programa de análisis estructural. Demostrando su importancia y simplicidad para el diseño de tanques apoyados circulares. Esta investigación, es de gran relevancia para los profesionales dedicados al diseño estructural, ya que podrán disponer de un método analítico, el cual llevándolo a una hoja de cálculo y sistematizándolo, será una herramienta de gran ayuda para dar solución a tanques circulares sometidos a cargas sísmicas.

Since technology had advanced and some software for structural analysis has been developed, the analytical method for solving some problems has been left aside, which has led us ignore the procedure of how to find certain results. A great example of this, is the design for circular supported tanks, because there is not an analytical method to find the stresses caused by static or dynamic forces on the walls of the tank. Therefore, the only way to carry out a design for this structure is use a structural analysis program. This research, propose an analytical solution for the analysis of circular supported tanks subject to static and dynamic loads. For it, the Morley - Koiter equation is going to be used as a fundamental knowledge, because it has been shown to be efficient in Dr. Hoefakker's doctoral thesis solving the problem of thin-walled cylindrical structures, however, the context where Hoefakker applies the Morley-Koiter equation, is for wind loads acting on chimneys. The innovation of this research is show that the Morley - Koiter equation can be used for supported cylindrical tanks, subjected to static loads caused by the pressure of the water towards the walls, as well as dynamic loads caused by the oscillation of the water, caused by a seismic movement, as well as the dynamic loads caused by the same earthquake. The success of this research will be achieved after applying the Morley - Koiter equation to circular supported tanks, subjected to static seismic loads, presenting results that are consistent and similar to the results obtained through the use of a structural analysis program. Demonstrating its importance and simplicity for the design of circular supported tanks. This research is of great relevance for professionals dedicated to structural design, because they will have an analytical method, which, taking it to a spreadsheet and systematizing it, will be a very helpful tool to solve circular tanks subjected to seismic loads.