Método simplificado para el análisis y diseño de tanques rectangulares en concreto reforzado a partir de la formulación de los elementos finitos

Abstract

Con la inclusión del capítulo C.23 en el nuevo documento “Reglamento Colombiano de Construcción Sismo Resistente”, NSR-10 vigente desde julio 15 del 2010, en reemplazo del antiguo C.20 de la NSR-98; se evidencia un cambio en la connotación e importancia de las estructuras de ingeniería ambiental. Aún cuando este capítulo es una condensación de los lineamientos provenientes del documento “Code Requirements for Environmental Engineering Concrete Structures” ACI350-06, del American Concrete Institute; es una guía y ayuda para el ingeniero diseñador en la implementación de requerimientos en las estructuras de ingeniería ambiental y por lo tanto se empieza el reconocimiento de la importancia que este tipo de estructuras deben tener en la ingeniería Colombiana. En complemento a lo anterior y como primera parte, el presente trabajo expone los principales lineamientos y requerimientos, así como de las cargas estáticas y dinámicas que deben ser tenidas en cuenta para el análisis y diseño de estructuras ambientales. Como segunda parte, el trabajo presenta una formulación mediante el método de los elementos finitos, que permite en forma simplificada realizar el análisis y diseño de estructuras ambientales tipo cajón. Esto último se realiza al estudiar diferentes alternativas de modelación, incluyendo tipos de elementos finitos a utilizar y condiciones de borde. Finalmente se presenta una herramienta computacional mediante el uso de Excel, que permite el análisis y diseño de estructuras tipo cajón, en la cual se implementa la formulación de elementos finitos desarrollada.

ABSTRACT With the inclusion of Chapter C.23 in the new document “Reglamento Colombiano de Construcción Sismo Resistente”, NSR-10, valid since July 15, 2010, replacing the old C.20 of the NSR-98, a change in connotation and importance of environmental engineering structures is demonstrated. Although this chapter is a condensation of the document “Code Requirements for Environmental Engineering Concrete Structures”, ACI350-06, of the American Concrete Institute, is a guide for the design engineer in the requirements implementation in environmental engineering structures and thus begins the recognition of the importance that such structures should take into Colombian engineering. This document, as a first part, presents the main guidelines and requirements, as well as the static and dynamic loads that has to be taken into account in the analysis and design of environmental structures. As a second part, presents a formulation using the finite element method, which allows a simplified perform of the analysis and design of box type environmental structures. This latter is done by studying different modeling alternatives, including finite element types to be used and boundary conditions. Finally, presents a computational tool using Excel, which allows the analysis and design of box type structures, using the developed finite element formulation.