Fala pionowa na moście

8

Rio de Janeiro w Brazylii jest obecnie oszołomione faktem, że wczoraj rozpiętość zupełnie nowego (innaugurowanego w styczniu) mostu rowerowego wzdłuż wybrzeża zawaliła się, gdy uderzyła go fala, zabijając niektórych, którzy na nim byli.

Pojawiło się kilka filmów:

  • Ten jest w momencie, gdy się zawalił, ale mężczyzna za kamerą nie zauważył, co się stało, kilka chwil później, więc nie widać wyraźnie fali wpływającej na konstrukcję, ale można zobaczyć, jak fale są przekierowywane i uderzają w konstrukcję prawie pionowo.
  • Ten jest po upadku, ale wyraźnie pokazuje następstwa. O 2:15 możesz zobaczyć przykład kolejnej fali biegnącej po skałach, tryskającej wyżej niż droga. O 2:30 można zobaczyć kolumny (w tym ich zwieńczenie, gdzie podtrzymywana była belka) w idealnym stanie i nie wydają się powodować żadnych uszkodzeń.
  • W tym artykule pokazano wideo tego, co się wydarzyło: fale podniosły wiązkę z filarów i spowodowały obrót ciała sztywnego wokół własnej osi. To, wraz ze stanem menniczym szczytów kolumn, sugeruje, że projekt prawdopodobnie nie przyjął połączenia belka-kolumna, które mogłoby wytrzymać napięcie, co w ten sposób utrudniłoby „oderwanie” belki.

Moje aktualne pytanie brzmi: jak obliczyć konstrukcję, aby wytrzymać takie obciążenie? Przeprowadziłem kilka poszukiwań i znalazłem artykuły ( [A] [B] [C] [D] ) dotyczące oddziaływania fali na mosty, ale wszystkie one uwzględniają częstszy przypadek fali poruszającej się w kierunku poziomym uderzającym w bok mostu. W jaki sposób należy to przełożyć na ten przypadek, gdy fala jest pchana (i prawdopodobnie przyspieszana) pionowo?

Czy są jakieś kody uwzględniające takie przypadki? Ponadto, bardziej ogólnie, czy są jakieś kody, które definiują nawet standardowe działanie fali? Międzynarodowe kody są w porządku. ( Opieram się trochę na stanowisku Ricka Teachey'ego w meta postu „rekomendacje / znajdowanie rzeczy” dla tej części).

Wasabi
źródło
To wydaje się bardzo rzadkim przypadkiem obciążenia. Sprawdziłem rozpiętości nad rzekami pod kątem pływalności, ale nigdy nie myślałem o pionowej energii fal.
hazzey
1
Założę się, że nastąpi szybka analiza oporu podnoszenia w pionie i nowy kod dodany do projektu mostu :-(. W międzyczasie, dlaczego nie wziąć zasad projektowania odporności na wstrząs poziomy (atak fal) i zastosować je w pionie kierunek? To znaczy, rozważ przeprojektowanie mocowań pionowych, aby były bardziej podobne do poziomych
Carl Witthoft,
@CarlWitthoft: Przy braku innych opcji myślę, że tak właśnie zrobiłbym, ale nie jestem pewien, czy jest to prawidłowe. W końcu w tym przypadku fala tak naprawdę nie zachowywała się jak fala, ponieważ została odwrócona i stała się bardziej jak strumień wody uderzający w most. Ale tak, nie mogę wymyślić lepszego rozwiązania. Chciałem tylko wiedzieć, czy jakiś kod ma coś bliższego tej rzeczywistości, choć jest tak niezwykły.
Wasabi
2
Zacznę od przeprowadzenia ankiety i sprawdzenia, jak wysoka jest kolumna wody, która wystrzeliwuje pionowo w tym obszarze. Korzystając z równania bernoulli'ego, uprościłbym to, zakładając, że poziom gruntu poniżej mostu znajduje się w miejscu, w którym znajduje się otwór. Na tej podstawie zakładam, że pionowa kolumna wody osiąga wierzchołek, jak omówiono. Bernoulli zajmie się resztą. Jest to bardzo podstawowe, ale powinno dawać nadmiernie konserwatywny wynik, który będzie po bezpiecznej stronie rzeczywistości.
NamSandStorm
2
Będę musiał poświęcić trochę czasu, aby odpowiednio go przygotować.
NamSandStorm

Odpowiedzi:

3

Rozumiem, że to pytanie dotyczy wydarzenia w Brazylii, a nie w USA. Jednak sekcja 3.7.4 (Obciążenia falowe) specyfikacji AASHTO LRFD z 2012 r. Mówi po prostu:

Należy rozważyć oddziaływanie fal na konstrukcje mostowe w przypadku konstrukcji odsłoniętych, w których może wystąpić rozwój znacznych sił fal.

(To nie jest streszczenie; to dosłownie cała sekcja).

W komentarzu zaleca się odniesienie do Podręcznika ochrony brzegu od Coastal Engineering Research Center. Wydaje się, że kopie instrukcji (przynajmniej starszych wersji) są dostępne poprzez szybkie wyszukiwanie w Google; jest bardzo długi i sam go nie znam, więc może mieć określone zalecenia dotyczące obliczania przypadków obciążeń dla działania fali pionowej. Być może ktoś bardziej zaznajomiony z instrukcją może edytować moją odpowiedź z większą ilością informacji.

Rick wspiera Monikę
źródło
-1

Myślę, że w tym konkretnym przypadku siłę naprężenia na moście należy obliczyć, uwzględniając dolną powierzchnię mostu jako wirnik pompy wodnej lub opór indukowany na czubku łodzi podwodnej lub torpedy. Całe dno geometrii mostka powinno zapewniać najmniejszy opór przepływowi zerwania fali. Dynamiczne siły oporu są bardzo podobne do już istniejących metod projektowania okrętów podwodnych! jeżeli geometria zaczepu jest potencjalnie zdolna do wytworzenia uderzenia wybuchowego, co również należy uwzględnić. Z pewnością w przyszłości zostaną dodane nowe badania i kod dla tego konkretnego przypadku. Tyle tylko, że jest to nowe zjawisko. Zaprojektowałem betonowy pokład z zawieszonym basenem wspartym na 6 betonowych cassionach o głębokości 45 cali w skale. Po kilku latach wizyty w tym miejscu zauważyłem, że niektóre kesony miały pęknięcia na górze, gdzie spotkały się z płytą, co było spowodowane sezonowym podniesieniem i siłą osiadania gliniastych gleb. Przy projektowaniu takich konstrukcji trzeba pomyśleć o wszystkich ewentualnościach!

kamran
źródło