Fala pionowa na moście

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).

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.

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!