Ação de onda vertical na ponte

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No Rio de Janeiro, o Brasil está atualmente chocado com o fato de ontem uma extensão de uma nova ponte de bicicleta (inaugurada em janeiro) ao longo da costa ter caído ao ser atingida por uma onda, matando algumas pessoas que estavam nela na época.

Alguns vídeos surgiram:

  • Este é o momento em que entrou em colapso, mas o homem atrás da câmera não percebeu o que aconteceu até alguns momentos depois, para que você não possa ver claramente a onda impactando a estrutura, mas veja como as ondas são redirecionados e batem contra a estrutura quase na vertical.
  • Este é de após o colapso, mas mostra claramente o resultado. Às 2:15, você pode ver um exemplo de outra onda subindo as rochas, pulverizando acima da estrada. Às 2:30, você pode ver as colunas (incluindo a cobertura, onde a viga foi apoiada) estão em perfeitas condições e parecem não apresentar nenhum dano.
  • Este artigo mostra uma representação em vídeo do que se acredita ter acontecido: as ondas levantaram a viga dos pilares e causaram uma rotação rígida do corpo em torno de seu próprio eixo. Isso, juntamente com a condição de hortelã do topo das colunas, implica que o projeto provavelmente não adotou uma conexão coluna-viga que pudesse resistir à tensão, o que teria impedido a "decolagem" da viga.

Agora, minha pergunta real é: como calcular uma estrutura para resistir a essa carga? Pesquisei e encontrei alguns artigos ( [A] [B] [C] [D] ) sobre a ação das ondas nas pontes, mas todos consideram o caso mais comum de uma onda se movendo na direção horizontal, atingindo o lado de uma ponte. Agora, como traduzir isso para este caso, com a onda sendo empurrada (e possivelmente acelerada) verticalmente?

Existem códigos que consideram esses casos? Além disso, de maneira mais geral, existem códigos que definem mesmo a ação padrão das ondas? Códigos internacionais estão bem. (Estou me inclinando um pouco sobre a posição de Rick Teachey no meta post "recomendações / coisas para encontrar" para esta parte).

Wasabi
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Parece um caso de carga muito incomum. Eu verifiquei a extensão dos rios em busca de flutuabilidade, mas nunca pensei na energia vertical das ondas.
hazzey
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Aposto que haverá uma análise rápida da resistência ao levantamento vertical e um novo código adicionado ao projeto da ponte :-(. Enquanto isso, por que não usar as regras de projeto para resistência ao choque horizontal (ataque por onda) e aplicá-las na vertical ? direção que é, considerar redesenhar fechos verticais para ser mais como os horizontais.
Carl Witthoft
@CarlWitthoft: Com a falta de outras opções, acho que é o que eu faria, mas não sei ao certo se isso é válido. Afinal, nesse caso, a onda realmente não se comportava como uma onda, pois era desviada e se tornava mais como um jato de água batendo na ponte. Mas sim, não consigo pensar em uma solução melhor. Só queria saber se algum código tinha algo mais próximo dessa realidade, por mais incomum que seja.
Wasabi
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Eu começaria fazendo uma pesquisa e descobriria a que altura a coluna de água é conhecida por disparar verticalmente nessa área. Usando a equação de bernoulli, eu simplificaria isso, assumindo que o nível do solo abaixo da ponte é onde um orifício está localizado. A partir disso, assumo uma coluna vertical de água atingindo um ápice, conforme discutido. Bernoulli faz o resto. Isso é muito básico, mas deve dar um resultado excessivamente conservador, que estará no lado seguro da realidade.
NamSandStorm
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Vou precisar de algum tempo para prepará-lo corretamente, vou fazer.
NamSandStorm

Respostas:

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Entendo que esta pergunta é sobre um evento no Brasil e não nos EUA. No entanto, a seção 3.7.4 (Cargas de ondas) das Especificações de projeto da ponte AASHTO LRFD 2012 diz simplesmente:

A ação das ondas nas estruturas da ponte deve ser considerada para estruturas expostas onde o desenvolvimento de forças significativas das ondas possa ocorrer.

(Este não é um resumo; é literalmente a seção inteira.)

O comentário recomenda consultar o Manual de Proteção de Costa do Centro de Pesquisa de Engenharia Costeira. Cópias do manual (pelo menos edições mais antigas) parecem estar disponíveis por meio de uma rápida pesquisa no Google; é muito demorado e eu não estou familiarizado com isso, por isso pode ou não ter recomendações específicas para o cálculo de casos de carga para ação de onda vertical. Talvez alguém mais familiarizado com o manual possa editar minha resposta com mais informações.

Rick apoia Monica
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Penso que, neste caso em particular, a força de tensão na ponte deve ser calculada considerando a superfície inferior da ponte como o impulsor de uma bomba de água ou o arrasto induzido na ponta de um submarino ou torpedo. A parte inferior da geometria da ponte deve oferecer a menor resistência ao fluxo de quebra de onda. As forças de arrasto dinâmicas são muito semelhantes aos métodos já existentes para projetar submarinos! se a geometria do pilar é potencialmente capaz de criar um impacto explosivo que também deve ser considerado. Certamente haverá novas pesquisas e códigos adicionados a esse caso em particular no futuro. É só que este é um fenômeno novo. Eu havia projetado um deck de concreto, incluindo uma piscina suspensa suportada por 6 cassions de concreto de 45 "de profundidade no leito rochoso. E depois de alguns anos visitando o trabalho, notei que alguns dos caixões tinham rachaduras no topo, onde encontravam a laje que era devida à elevação sazonal e à força de assentamento de solos argilosos. É preciso pensar em todas as eventualidades ao projetar esses tipos de estruturas!

kamran
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