Acción de ola vertical en puente

Río de Janeiro, Brasil, está actualmente aturdido por el hecho de que ayer un tramo de un nuevo puente de bicicletas (inaugurado en enero) a lo largo de la costa se derrumbó cuando fue golpeado por una ola, matando a algunas personas que estaban en él en ese momento.

Han aparecido algunos videos:

Este es el momento en que colapsó, pero el hombre detrás de la cámara no se dio cuenta de lo que sucedió hasta unos momentos después, por lo que no puede ver claramente la ola impactando la estructura, pero puede ver cómo las olas son redirigidos y golpean contra la estructura casi verticalmente.
Este es de después del colapso, pero muestra claramente las consecuencias. A las 2:15 puede ver un ejemplo de otra ola corriendo por las rocas, rociando más alto que el camino. A las 2:30 puede ver las columnas (incluida su cobertura, donde se apoyó la viga) están en perfectas condiciones y no parecen presentar ningún daño.
Este artículo muestra una representación en video de lo que se cree que sucedió: las olas levantaron el rayo de los pilares y causaron una rotación de cuerpo rígido alrededor de su propio eje. Esto, junto con el perfecto estado de las partes superiores de las columnas, implica que el proyecto probablemente no adoptó una conexión viga-columna que pudiera resistir la tensión, lo que habría impedido el "despegue" de la viga.

Ahora, mi pregunta real es: ¿cómo se calcula una estructura para resistir tal carga? He realizado algunas búsquedas y he encontrado algunos artículos ( [A] [B] [C] [D] ) sobre la acción de las olas en los puentes, pero todos consideran el caso más común de una ola que se mueve en dirección horizontal golpeando el lado de un puente Ahora, ¿cómo debería uno traducir esto a este caso, con la ola empujada (y posiblemente acelerada) verticalmente?

¿Hay algún código que considere tales casos? Además, de manera más general, ¿hay algún código que defina incluso la acción de onda estándar? Los códigos internacionales están bien. (Me estoy inclinando un poco por la posición de Rick Teachey en la meta publicación "recomendaciones / encontrar cosas" para esta parte).

— Wasabi
fuente

Parece un caso de carga muy poco común. He comprobado la flotabilidad de los ríos sobre los ríos, pero nunca he pensado en la energía vertical de las olas.

— Hazzey

Apuesto a que habrá un análisis rápido de la resistencia de elevación vertical y un nuevo código agregado al diseño del puente :-(. Mientras tanto, ¿por qué no tomar las reglas de diseño para la resistencia al choque horizontal (ataque de onda) y aplicarlas en la vertical dirección? Es decir, considere rediseñar las fijaciones verticales para que se parezcan más a las horizontales.

— Carl Witthoft

@CarlWitthoft: con la falta de otras opciones, creo que eso es lo que haría, pero no estoy seguro de cuán válido sea eso. Después de todo, en este caso, la ola realmente no se comportó como una ola, ya que se desvió y se convirtió más como un chorro de agua golpeando el puente. Pero sí, no puedo pensar en una mejor solución. Solo quería saber si algún código tenía algo más cercano a esta realidad, por inusual que sea.

— Wasabi

Comenzaría haciendo una encuesta y descubriría qué tan alto se sabe que la columna de agua se dispara verticalmente en esa área. Usando la ecuación de bernoulli, simplificaría esto, suponiendo que el nivel del suelo debajo del puente es donde se encuentra un orificio. A partir de eso, asumo una columna vertical de agua que alcanza un vértice, como se discutió. Bernoulli hace el resto. Esto es muy básico, pero debería dar un resultado excesivamente conservador, que estará en el lado seguro de la realidad.

— NamSandStorm

Necesitaré tomarme un tiempo para prepararlo adecuadamente, lo haré.

— NamSandStorm

Respuestas:

Entiendo que esta pregunta es sobre un evento en Brasil y no en los Estados Unidos. Sin embargo, la sección 3.7.4 (cargas de onda) de las especificaciones de diseño del puente AASHTO LRFD 2012 simplemente dice:

Se debe considerar la acción de las olas en las estructuras de los puentes para las estructuras expuestas donde puede ocurrir el desarrollo de fuerzas de olas significativas.

(Esto no es un resumen; esa es literalmente toda la sección).

El comentario recomienda consultar el Manual de Protección de la Costa del Centro de Investigación de Ingeniería Costera. Las copias del manual (al menos ediciones anteriores) parecen estar disponibles a través de una búsqueda rápida en Google; es muy largo y no estoy familiarizado con él, por lo que puede o no tener recomendaciones específicas para el cálculo de casos de carga para acción de onda vertical. Quizás alguien más familiarizado con el manual pueda editar mi respuesta con más información.

— Rick apoya a Monica
fuente

-1

Creo que en este caso particular, la fuerza de las tensiones en el puente debe calcularse considerando la superficie inferior del puente como el impulsor de una bomba de agua o el arrastre inducido en la punta de un submarino o torpedo. Toda la parte inferior de la geometría del puente debe ofrecer la menor resistencia al flujo de ruptura de onda. ¡Las fuerzas de arrastre dinámicas son muy similares a los métodos ya existentes para diseñar submarinos! si la geometría del pilar es potencialmente capaz de crear un impacto explosivo que también debe tenerse en cuenta. Seguramente habrá nuevas investigaciones y códigos agregados para este caso particular en el futuro. Es solo que este es un fenómeno nuevo. Había diseñado una plataforma de concreto que incluía una piscina suspendida sostenida por 6 cascadas de concreto de 45 "de profundidad en la roca madre. Y después de algunos años visitando el trabajo, noté que algunos de los cajones tenían grietas en la parte superior donde se encontraron con la losa debido a la elevación estacional y la fuerza de asentamiento de los suelos arcillosos. ¡Hay que pensar en todas las eventualidades al diseñar estas estructuras tipo!

— kamran
fuente