logo móvil
Contáctanos

Rol del aire atrapado en las cargas transitorias inducidas por tsunamis y la respuesta de los puentes costeros

Autores: Istrati, Denis; Buckle, Ian

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2019

Descargar PDF

Acceso abierto

Artículo científico
2019

Rol del aire atrapado en las cargas transitorias inducidas por tsunamis y la respuesta de los puentes costeros


Categoría

Ciencias Naturales y Subdisciplinas

Subcategoría

Ciencias de la Tierra y Geología

Palabras clave

Tsunamis
Tipos de puentes
Interacción ola-estructura
Fuerzas de elevación
Apoyos elastoméricos
Aire atrapado

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 19

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
En respuesta a los extensos daños sufridos por los puentes costeros en los recientes tsunamis, este documento describe una investigación sobre los efectos inducidos por tsunamis en dos tipos comunes de puentes, un puente con tablero de vigas abiertas y marcos cruzados y otro con diafragmas sólidos. Con este fin, se construyeron y probaron modelos físicos a gran escala (1:5) con miembros estructurales realistas y apoyos elastoméricos bajo una serie de olas solitarias no rompientes y boreas transitorias más realistas similares a tsunamis. Los apoyos flexibles permitieron que la superestructura rotara y se trasladara verticalmente, simulando así la interacción ola-estructura durante la inundación por tsunami. Un análisis detallado de los datos experimentales reveló que para ambos tipos de puentes, el mecanismo de resistencia y la respuesta estructural transitoria se caracterizan por una fase de corta duración que introduce el momento de vuelco máximo, el movimiento ascendente y la rotación del tablero, y una fase de mayor duración que introduce fuerzas de elevación significativas pero un momento y rotación pequeños debido a que la ola se acerca al punto de rotación. En la primera fase, la elevación es resistida principalmente por los apoyos elastoméricos y las columnas en alta mar del centro de gravedad de la superestructura (C.G.), maximizando su demanda de elevación. En la segunda fase, la elevación total se distribuye de manera más equitativa a todos los apoyos, lo que tiende a maximizar la demanda de elevación en los miembros estructurales cercanos al C.G. La captura de aire en las cámaras del puente con diafragmas modifica la interacción ola-estructura, introduciendo (a) un patrón y magnitud diferentes de presiones de ola sobre la superestructura debido al efecto de amortiguación; (b) un aumento promedio del 39% y un aumento máximo del 148% en las fuerzas de elevación total; y (c) un aumento promedio del 32% del momento de vuelco, que no se ha discutido en estudios anteriores. Decifrar el efecto exacto del aire atrapado en las fuerzas de elevación total es un desafío porque, aunque el aire aumenta consistentemente el componente cuasi-estático de la fuerza, tiene un efecto inconsistente y complejo sobre el componente de golpeo, que puede aumentar o disminuir. Curiosamente, el aire también tiene un efecto complejo sobre la demanda de elevación en los apoyos y columnas en alta mar, que puede disminuir o aumentar incluso más que la elevación total del tablero, y un efecto inconsistente sobre la fuerza de elevación de diferentes componentes estructurales introducidos por la misma ola. Estos son hallazgos importantes porque demuestran que el enfoque actual de investigar el efecto del aire atrapado solo sobre la elevación total es insuficiente. Por último, pero no menos importante, el estudio revela la existencia de diferencias significativas en los efectos introducidos por olas solitarias y boreas transitorias, especialmente cuando el aire está atrapado debajo del tablero; también proporciona orientación práctica a los ingenieros, quienes son aconsejados a diseñar los apoyos elastoméricos en alta mar del C.G. para al menos el 60% y el 50% de la fuerza total de elevación inducida, respectivamente, para un puente con marcos cruzados y uno con diafragmas, en lugar de distribuir la elevación total de manera equitativa a todos los apoyos.

Otros recursos que podrían interesarte

Temas Virtualpro