Respuesto No Lineal de Tanques de Almacenamiento de Petróleo frente a Cargas Debidas a Explosiones

Abstract

En este trabajo se estudian los efectos debidos a explosiones sobre tanques de almacenamiento de petróleo usando modelación computacional. El trabajo abarca el análisis estructural del tanque y la implementación de una metodología para construir impulsos simplificados triangulares y de duración e intensidad variable según la coordenada meridional del tanque, basados en estudios experimentales llevados a cabo sobre un tanque rígido a escala reducida, abierto superiormente, e instrumentado para medir presiones e impulsos producidos por una explosión controlada. Las mediciones han permitido establecer un mapa de acciones con su correspondiente variación en el tiempo, de manera de poder trabajar en forma secuencial sobre la respuesta de la estructura bajo estos estados de presiones dinámicas. El análisis estructural consiste inicialmente en determinaciones del comportamiento no lineal estático con presiones equivalentes (igual distribución a las obtenidas por ensayos pero aplicadas estáticamente). Luego se realizan análisis de bifurcación a partir de una trayectoria fundamental lineal (LBA), análisis estáticos no lineales de seguimiento de la trayectoria de equilibrio (Riks) y finalmente, se evalúan los resultados anteriores frente a la respuesta dinámica no lineal bajo cargas escalón y de pulso explosivo con métodos numéricos implícitos y amortiguamiento de Rayleigh. El criterio de pandeo dinámico usado es el desarrollado originalmente por Budiansky y Roth. Debido a que se encuentran diferencias significativas con respecto a otros casos de carga bajo acciones dinámicas no lineales, se hacen modelaciones que varían la duración de la carga aplicada, yendo desde una carga escalón hasta cargas triangulares de tiempos de duración decrecientes hasta el orden de duración de los pulsos explosivos. Los resultados indican que hay tres regiones de respuesta de acuerdo a la duración de la carga, variando desde problemas dominados por inestabilidad tipo Budiansky-Roth hasta problemas controlados por el impulso aplicado.