¿Por qué se calcula el período de oscilación natural durante el diseño de las torres?

Las características de oscilación natural (período de oscilación, formas de onda y amortiguación) son condiciones esenciales para los cálculos dinámicos de los tanques verticales. Cuando se calculan las cargas sísmicas o eólicas en los recipientes de tipo torre, es necesario determinar primero su período natural de vibración y sus modos de vibración.

Efecto del período de oscilación natural en la carga calculada. 1. Impacto en el cálculo de la carga por viento: A medida que aumenta el período de oscilación natural, también aumenta el coeficiente de fluctuación. La fuerza del viento horizontal en la sección a calcular se incrementa; por lo tanto, al aumentar el espesor de las paredes durante el cálculo, se puede reducir dicha fuerza del viento horizontal. 2. Impacto en el cálculo de las cargas sísmicas: La situación es bastante compleja. En general, los cambios en el período natural de vibración afectan los valores del coeficiente de impacto sísmico, lo que a su vez influye directamente en la magnitud de las fuerzas sísmicas horizontales. La relación entre el coeficiente de afectación sísmica y el período natural de oscilación puede dividirse en tres fases: fase de aumento, fase de estabilización y fase de disminución. El período de oscilación natural aumenta, y su efecto en el coeficiente de impacto sísmico es diferente en las tres fases. (1) En la fase de ascenso, el coeficiente de afectación por terremotos aumenta a medida que aumenta el período natural de oscilación. (2) En la fase de descenso, ocurre lo contrario. De esto se deduce que el aumento del espesor de la pared puede, a veces, disminuir y, otras veces, aumentar las fuerzas sísmicas horizontales. Por lo tanto, al calcular la resistencia y estabilidad de los recipientes en forma de torre, cuando es necesario ajustar el espesor de las paredes para cumplir con las condiciones de resistencia o estabilidad, no solo existe la opción de aumentar el espesor de las paredes; también es necesario tratar de manera distinta los cálculos correspondientes a diferentes cargas. Al mismo tiempo, en el caso de las torres segmentadas, aumentar el espesor de las paredes de los diferentes segmentos no produce los mismos efectos. Por lo tanto, al calcular se debe analizar cada problema en particular, para que el diseño sea razonable. Extraído de “Manual de formación para ingenieros en diseño de recipientes a presión”, compilado por Li Shiyu, pág. 422