Pesquisadores, incluindo dois cientistas da Oregon State University, argumentam em um novo estudo que uma mudança de paradigma é necessária para avaliar o risco de tsunami nas pontes.

O estudo, motivado em parte por centenas de pontes destruídas durante os recentes tsunamis na costa do Japão e no Oceano Índico, avança a compreensão da física em ação quando um tsunami bate em uma ponte - abrindo a porta para o projeto de extensões costeiras que são mais capazes de resistir à inundação por ondas gigantes.

Os pesquisadores dizem que não é suficiente apenas pensar em termos de carga geral do tsunami em uma ponte - a carga nos componentes estruturais individuais da ponte também precisa ser considerada.

Nos últimos 15 anos, grandes terremotos cujos epicentros estavam no oceano ao largo das costas do Japão e da Indonésia causaram tsunamis que mataram mais de 250, 000 pessoas e causou mais de US $ 200 bilhões em danos. Os danos incluem a destruição ou o deslocamento de centenas de pontes, enfatizando a necessidade de compreender melhor a física subjacente dos impactos das ondas.

A pesquisa, publicado no Journal of Marine Science and Engineering , envolveu a construção de um modelo em escala 1:5 de uma ponte de viga aberta na Universidade de Nevada-Reno.

O modelo acabado foi então enviado para a OSU para teste no O.H. Grande canal de ondas do Hinsdale Wave Research Laboratory, que tem 104,24 metros de comprimento, 3,66 metros de largura e 4,57 metros de profundidade.

"Todos os detalhes estruturais foram incluídos, como vigas de aço e um deck de concreto representando a estrada, disse o diretor do laboratório Pedro Lomonaco, um co-autor do estudo. "A ponte foi totalmente equipada para medir pressões, forças e acelerações da ponte enquanto realizávamos uma série de testes nas forças de impacto das ondas do tsunami. "

As ondas exercem forças horizontais e verticais, e os resultados mostraram que esses dois máximos não ocorrem necessariamente ao mesmo tempo. Essa é uma descoberta importante, dado o pensamento predominante.

"Ao contrário da prática recomendada, aplicar simultaneamente a força horizontal máxima e a força vertical máxima no centro de gravidade do tabuleiro da ponte não permite uma estimativa de elevação conservadora para conexões individuais entre os componentes estruturais, "disse o co-autor Solomon Yim da Faculdade de Engenharia da OSU.

A maioria dos estudos até hoje, Yim e Lomonaco observam, investigaram o carregamento total e não o estresse colocado em vigas individuais, câmaras de convés, rolamentos e conexões.

“O rompimento das conexões dos mancais foi o principal tipo de dano à ponte visto em tsunamis recentes, mostrando que é fundamental quantificar o que o tsunami está fazendo com esses componentes e decifrar a física subjacente, "Yim disse." Nossos estudos revelam um complexo mecanismo de inundação de ponte que consiste em três fases de elevação e uma fase de descida, com cada fase maximizando a demanda em diferentes componentes estruturais. "

Yim, Lomonaco e colaboradores em Nevada-Reno desenvolveram um novo, metodologia baseada na física que os engenheiros podem usar para projetar conexões de ponte, rolamentos e colunas de aço para melhor resistir a tsunamis.

Modificando a rigidez vertical e horizontal da ponte modelo, eles descobriram que a transmissão das forças para a subestrutura de suporte mudou significativamente.

"A alta pressão que se desenvolveu sob a ponte desempenhou um papel significativo na estabilidade da ponte, e diferentes medidas de mitigação foram testadas, de fechar as lacunas entre as vigas para incorporar ventilação no convés de concreto, "Lomonaco disse." Os experimentos criaram um banco de dados abrangente para diretrizes de design e desenvolvimento e validação de modelagem computacional. Os resultados deste e de estudos futuros sobre a interação de pontes e tsunamis podem ser aplicados diretamente no projeto e reforma de pontes. Por exemplo, o efeito da ventilação para reduzir o desenvolvimento de altas pressões. "

Ian Buckle e o estudante de graduação Denis Istrati de Nevada-Reno conduziram o estudo, que foi apoiado pela Administração Rodoviária Federal, e o Departamento de Transporte de Oregon.

"Ian Buckle é um especialista em projeto de pontes e experimentos em grande escala, "Yim disse." As cargas de impacto do tsunami são mais minhas e da área de Pedro. Este trabalho juntou a experiência da UNR e da OSU. "