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Hidrodinámica.

El movimiento del suelo en la base de la fundación de las estructuras durante un sismo causa

falla estructural, las fuerzas dinámicas actuantes en la estructura se deben a la inercia de los

elementos en vibración.

En el caso de los tanques elevados, se deben considerar las presiones dinámicas debido al

movimiento del agua, que son importantes en el diseño de estas estructuras. Los primeros

estudios realizados sobre el análisis de las ondas de líquidos en contenedores rectangulares

oscilantes fueron realizados por Lamb en 1879, quien analizó los modos naturales de oscilación

de los fluidos sujetos a ciertos tipos de movimientos forzados. En 1933, Westergaard fue el

primero en determinar una expresión para la presión hidrodinámica ejercida por un fluido

incompresible sobre una presa de pared vertical, como resultado del movimiento armónico

horizontal del suelo en la dirección perpendicular a la presa. Jacobsen (1949) resolvió el

problema correspondiente a depósitos cilíndricos y verificó experimentalmente los resultados

de Westergaard para depósitos rectangulares. Werner y Sundquist (1949) extendieron los

trabajos de Jacobsen incluyendo estudios de recipientes rectangulares, semicirculares y

triangulares. Graham y Rodríguez (1952) desarrollaron un análisis muy completo de las presiones

impulsivas y convectivas en un estanque rectangular. Hoskins y de Jacobsen (1934) midieron la

presión impulsiva del fluido y Jacobsen y Ayre (1951) en un estudio posterior obtuvieron unos

resultados similares. Zangar (1953) determinó las presiones sobre las represas de agua por medio

de un sistema electrónico.

Housner (1957) desarrolla en forma más acabada la teoría de las presiones sísmicas en los

tanques de almacenamiento de líquido y establece un modelo simplificado, en que la parte

media e inferior del contenido líquido (correspondiente a la componente de masa impulsiva) se

movía rígidamente con el depósito y que la porción superior restante (componente de masa

convectiva) actuaba como una masa sujeta a las paredes por medio de resortes, representando

la acción del oleaje del líquido. En 1960, el primer trabajo para determinar el factor de reducción

de las fuerzas sísmicas por ductilidad fue desarrollado por Newmark y Veletsos en base a las

clásicas reglas de igual desplazamiento y de igual energía. Edwards (1960) estudió la validez del

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estudio realizado por Housner, al suponer depósitos rígidos y formuló un procedimiento para

incorporar las propiedades de las paredes cilíndricas del depósito. En 1963, Housner basándose

en sus anteriores trabajos, ratifica su modelo mecánico simplificado con algunas modificaciones

en la evaluación de las alturas a las que se ubican las masas equivalentes.

Veletsos (1974) propuso un procedimiento para evaluar las fuerzas dinámicas inducidas por la

componente lateral de un movimiento sísmico, en un depósito cilíndrico de sección circular lleno

de líquido, incorporando los efectos de la flexibilidad del depósito. Por otro lado, Livaoğlu (2008)

evaluó el comportamiento dinámico de un sistema fluido-tanque rectangular fundado en el

suelo, con un procedimiento de análisis sísmico simple, basado en las aproximaciones de

Housner de dos masas. Los estudios mostraron que los desplazamientos y las fuerzas de corte

en la base disminuyen en general, con la disminución de la rigidez del suelo y que la interacción

de empotramiento, la flexibilidad de la pared y la interacción suelo-estructura, no afectan

considerablemente el desplazamiento del líquido.

A pesar de los numerosos estudios antes mencionados, en la práctica el análisis sísmico y el

diseño de estanques está basado en la metodología desarrollada por Housner en 1957, con

algunas modificaciones que consideran la flexibilidad del estanque, más aún, diversas normas de

diseño tales como la ACI 350, están basadas en el modelo original de Housner.