Action verticale des vagues sur le pont

Rio de Janeiro, au Brésil, est actuellement stupéfait par le fait qu'hier, une travée d'un tout nouveau pont à vélo (inauguré en janvier) le long de la côte s'est effondrée lorsqu'elle a été frappée par une vague, tuant certaines personnes qui s'y trouvaient à l'époque.

Quelques vidéos ont fait surface:

Celui-ci est du moment où il s'est effondré, mais l'homme derrière la caméra n'a remarqué ce qui s'est passé que quelques instants plus tard, donc vous ne pouvez pas voir clairement la vague impactant la structure, mais vous pouvez voir comment les vagues sont redirigés et claquent contre la structure presque verticalement.
Celui-ci date de l'effondrement, mais montre clairement les conséquences. À 2 h 15, vous pouvez voir un exemple d'une autre vague remontant les rochers, arrosant plus haut que la route. À 2h30, vous pouvez voir les colonnes (y compris leur sommet, où la poutre était soutenue sont en parfait état et ne semblent pas présenter de dommages.
Cet article montre une représentation vidéo de ce qui se serait passé: les vagues ont soulevé le faisceau des piliers et ont provoqué une rotation du corps rigide autour de son propre axe. Ceci, associé à l'état neuf des sommets des colonnes, implique que le projet n'a probablement pas adopté une connexion poutre-colonne qui pourrait résister à la tension, ce qui aurait donc gêné le "décollage" de la poutre.

Maintenant, ma vraie question est: comment calculer une structure pour résister à une telle charge? J'ai fait quelques recherches et j'ai trouvé des articles ( [A] [B] [C] [D] ) concernant l'action des vagues sur les ponts, mais ils considèrent tous le cas le plus courant d'une vague se déplaçant dans une direction horizontale frappant le côté d'un pont. Maintenant, comment traduire cela dans ce cas, la vague étant poussée (et éventuellement accélérée) verticalement?

Existe-t-il des codes qui prennent en compte de tels cas? De plus, plus généralement, existe-t-il des codes qui définissent même l'action des vagues standard? Les codes internationaux sont très bien. (Je m'appuie un peu sur la position de Rick Teachey sur le méta-post "recommandations / trouver des trucs" pour cette partie).

— Wasabi
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Cela semble être un cas de charge très rare. J'ai vérifié la portée des fleuves sur les rivières, mais je n'ai jamais pensé à l'énergie verticale des vagues.

— hazzey

Je parie qu'il y aura une analyse rapide de la résistance à la portance verticale et un nouveau code ajouté à la conception du pont :-(. En attendant, pourquoi ne pas prendre les règles de conception pour la résistance aux chocs horizontaux (ondes) et les appliquer dans la verticale C'est-à-dire, envisager de repenser les fixations verticales pour

— qu'elles

@CarlWitthoft: Avec un manque d'autres options, je pense que c'est ce que je ferais, mais je ne suis tout simplement pas sûr de la validité. Après tout, dans ce cas, la vague ne se comportait pas vraiment comme une vague, car elle était détournée et ressemblait davantage à un jet d'eau percutant le pont. Mais oui, je ne peux pas penser à une meilleure solution. Je voulais juste savoir si un code avait quelque chose de plus proche de cette réalité, aussi inhabituel soit-il.

— Wasabi

Je commencerais par faire une enquête et découvrir à quelle hauteur la colonne d'eau est connue pour tirer verticalement dans cette zone. En utilisant l'équation de Bernoulli, je simplifierais cela, en supposant que le niveau du sol sous le pont est l'endroit où se trouve un orifice. De cela, je suppose une colonne d'eau verticale atteignant un sommet, comme discuté. Bernoulli fait le reste. C'est très basique, mais cela devrait donner un résultat excessivement conservateur, qui sera du côté sûr de la réalité.

— NamSandStorm

J'aurai besoin de prendre un peu de temps pour le préparer correctement, fera l'affaire.

— NamSandStorm

Réponses:

Je comprends que cette question concerne un événement au Brésil et non aux États-Unis. Cependant, la section 3.7.4 (Charges ondulatoires) des spécifications de conception du pont AASHTO LRFD 2012 dit simplement:

L'action des vagues sur les structures des ponts doit être prise en compte pour les structures exposées où le développement de forces de vagues importantes peut se produire.

(Ce n'est pas un résumé; c'est littéralement toute la section.)

Le commentaire recommande de se référer au Shore Protection Manual du Coastal Engineering Research Center. Des copies du manuel (au moins des éditions plus anciennes) semblent être disponibles via une recherche rapide sur Google; il est très long et je ne le connais pas moi-même, il peut donc ou non avoir des recommandations spécifiques pour le calcul des cas de charge pour l'action des vagues verticales. Peut-être que quelqu'un de plus familier avec le manuel peut modifier ma réponse avec plus d'informations.

— Rick soutient Monica
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Je pense que dans ce cas particulier, la force de tension sur le pont doit être calculée en considérant la surface inférieure du pont comme la roue d'une pompe à eau ou la traînée induite sur la pointe d'un sous-marin ou d'une torpille. Le fond entier de la géométrie du pont devrait offrir la moindre résistance à l'écoulement des vagues. Les forces de traînée dynamiques sont très similaires aux méthodes déjà existantes pour concevoir des sous-marins! si la géométrie de la partie secondaire est potentiellement capable de créer un impact explosif qui doit également être pris en compte. Il y aura sûrement de nouvelles recherches et de nouveaux codes pour ce cas particulier à l'avenir. C'est seulement qu'il s'agit d'un phénomène nouveau. J'avais conçu une terrasse en béton comprenant une piscine suspendue soutenue par 6 cassions en béton à 45 "de profondeur dans le substratum rocheux. Et après quelques années de visite, j'ai remarqué que certains caissons avaient des fissures au sommet où ils ont rencontré la dalle, ce qui était dû au soulèvement saisonnier et à la force de tassement des sols argileux. Il faut penser à toutes les éventualités lors de la conception de ce type de structures!

— Kamran
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