Los investigadores, incluidos dos científicos de la Universidad Estatal de Oregón, sostienen en un nuevo estudio que se necesita un cambio de paradigma para evaluar el riesgo de tsunami de los puentes.
El estudio, motivado en parte por la destrucción de cientos de puentes durante los recientes tsunamis en la costa de Japón y en el Océano Índico, avanza en la comprensión de la física en el trabajo cuando un tsunami golpea un puente, abriendo la puerta al diseñotramos costeros que pueden resistir mejor la inundación por las olas gigantes.
Los investigadores dicen que no es suficiente solo pensar en términos de la carga general de tsunami en un puente; también se debe considerar la carga en los componentes estructurales individuales del puente.
En los últimos 15 años, grandes terremotos cuyos epicentros se produjeron en el océano frente a las costas de Japón e Indonesia han causado tsunamis que mataron a más de 250,000 personas y causaron más de $ 200 mil millones en daños. El daño incluye lavar o desalojar a cientosde puentes, enfatizando la necesidad de comprender mejor la física subyacente de los impactos de las olas.
La investigación, publicada en el Revista de Ciencias e Ingeniería Marina , involucró la construcción de un modelo a escala 1: 5 de un puente de vigas abiertas en la Universidad de Nevada-Reno.
El modelo terminado fue enviado a OSU para probarlo en el canal de ondas grandes del Laboratorio de Investigación de Ondas OH Hinsdale, que tiene 104.24 metros de largo, 3.66 metros de ancho y 4.57 metros de profundidad.
"Se incluyeron todos los detalles estructurales, como vigas de acero y una plataforma de hormigón que representa la carretera", dijo el director del laboratorio, Pedro Lomonaco, coautor del estudio. "El puente estaba completamente equipado para medir presiones, fuerzas y aceleraciones del puente comorealizamos una serie de pruebas sobre las fuerzas de impacto de las olas de tsunami "
Las ondas ejercen fuerzas horizontales y verticales, y los resultados mostraron que esos dos máximos no necesariamente ocurren al mismo tiempo. Ese es un hallazgo importante dado el pensamiento predominante.
"Contrariamente a la práctica recomendada, la aplicación simultánea de la fuerza horizontal máxima y la fuerza vertical máxima en el centro de gravedad de la cubierta del puente no permite una estimación de elevación conservadora para conexiones individuales entre componentes estructurales", dijo el coautor Solomon Yim dela Facultad de Ingeniería de OSU.
La mayoría de los estudios hasta la fecha, señalan Yim y Lomonaco, han investigado la carga total y no la tensión ejercida en vigas individuales, cámaras de cubierta, rodamientos y conexiones.
"La ruptura de las conexiones de los cojinetes fue el principal tipo de daño en el puente visto en tsunamis recientes, lo que demuestra que es crítico cuantificar lo que el tsunami está haciendo a estos componentes y descifrar la física subyacente", dijo Yim. "Nuestros estudios revelan unacomplejo mecanismo de inundación de puentes que consta de tres fases de elevación y una fase descendente, con cada fase maximizando la demanda en diferentes componentes estructurales ".
Yim, Lomonaco y sus colaboradores en Nevada-Reno desarrollaron una nueva metodología basada en la física que los ingenieros pueden usar para diseñar conexiones de puentes, rodamientos de acero y columnas para resistir mejor los tsunamis.
Modificando la rigidez vertical y horizontal del puente modelo, descubrieron que la transmisión de las fuerzas a la subestructura de soporte cambió significativamente.
"La alta presión que se desarrolló debajo del puente jugó un papel importante en la estabilidad del puente, y se probaron diferentes medidas de mitigación, desde cerrar los espacios entre vigas hasta incorporar ventilación en la cubierta de concreto", dijo Lomonaco. "Los experimentoscreó una base de datos integral para las pautas de diseño y el desarrollo y la validación del modelado computacional. Los resultados de este y los próximos estudios sobre la interacción de puentes y tsunamis se pueden aplicar directamente en el diseño y la modernización de puentes. Por ejemplo, el efecto de la ventilación para reducir el desarrollode altas presiones bajas "
Ian Buckle y el estudiante graduado Denis Istrati de Nevada-Reno dirigieron el estudio, que fue apoyado por la Administración Federal de Carreteras y el Departamento de Transporte de Oregón.
"Ian Buckle es un experto en diseño de puentes y experimentos a gran escala", dijo Yim. "Las cargas de impacto del tsunami son más del área de Pedro y yo. Este trabajo combina la experiencia de UNR y OSU".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Estatal de Oregón . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cita esta página :