Des chercheurs, dont deux scientifiques de l'Oregon State University, soutiennent dans une nouvelle étude qu'un changement de paradigme est nécessaire pour évaluer le risque de tsunami des ponts.

L'étude, motivé en partie par la destruction de centaines de ponts lors des récents tsunamis au large des côtes du Japon et dans l'océan Indien, fait progresser la compréhension de la physique à l'œuvre lorsqu'un tsunami frappe un pont, ouvrant la porte à la conception de travées côtières mieux à même de résister aux inondations causées par les vagues géantes.

Les chercheurs disent qu'il ne suffit pas de penser en termes de charge globale du tsunami sur un pont, la charge sur les composants structurels individuels du pont doit également être prise en compte.

Au cours des 15 dernières années, les grands tremblements de terre dont les épicentres se trouvaient dans l'océan au large des côtes du Japon et de l'Indonésie ont provoqué des tsunamis qui ont fait plus de 250 morts, 000 personnes et causé plus de 200 milliards de dollars de dégâts. Les dommages comprennent le lavage ou le délogement de centaines de ponts, soulignant la nécessité de mieux comprendre la physique sous-jacente des impacts des vagues.

La recherche, publié dans le Journal des sciences et de l'ingénierie marines , impliquait la construction d'un modèle à l'échelle 1:5 d'un pont à poutres ouvertes à l'Université du Nevada-Reno.

Le modèle fini a ensuite été expédié à OSU pour être testé dans l'O.H. Grand canal à vagues du laboratoire de recherche sur les ondes Hinsdale, qui mesure 104,24 mètres de long, 3,66 mètres de large et 4,57 mètres de profondeur.

"Tous les détails structurels ont été inclus, comme des poutres en acier et un tablier en béton représentant la chaussée, " a déclaré le directeur du laboratoire Pedro Lomonaco, un co-auteur de l'étude. « Le pont était entièrement instrumenté pour mesurer les pressions, forces et accélérations du pont alors que nous effectuions une série de tests sur les forces d'impact des vagues du tsunami.

Les vagues exercent des forces horizontales et verticales, et les résultats ont montré que ces deux maximums ne se produisent pas nécessairement en même temps. C'est une constatation importante compte tenu de la pensée dominante.

"Contrairement à la pratique recommandée, l'application simultanée d'une force horizontale maximale et d'une force verticale maximale au centre de gravité du tablier du pont ne permet pas une estimation prudente du soulèvement pour les connexions individuelles entre les composants structurels, " a déclaré le co-auteur Solomon Yim de l'OSU College of Engineering.

La plupart des études à ce jour, Yim et Lomonaco notent, ont étudié la charge totale et non la contrainte exercée sur les poutres individuelles, chambres de pont, roulements et connexions.

« La rupture des liaisons portantes a été le principal type de dommages au pont observés lors des récents tsunamis, montrant qu'il est essentiel de quantifier ce que le tsunami fait à ces composants et de déchiffrer la physique sous-jacente, " a déclaré Yim. "Nos études révèlent un mécanisme complexe d'inondation du pont qui se compose de trois phases de soulèvement et d'une phase de descente, avec chaque phase maximisant la demande dans les différents composants structurels."

Yim, Lomonaco et ses collaborateurs de Nevada-Reno ont développé un nouveau méthodologie basée sur la physique que les ingénieurs peuvent utiliser pour concevoir des connexions de pont, paliers et colonnes en acier pour mieux résister aux tsunamis.

Modification de la rigidité verticale et horizontale du pont modèle, ils ont constaté que la transmission des forces à la sous-structure de support changeait de manière significative.

"La haute pression qui s'est développée sous le pont a joué un rôle important sur la stabilité du pont, et différentes mesures d'atténuation ont été testées, de la fermeture des espaces entre les poutres à l'intégration de la ventilation sur le tablier en béton, " Lomonaco a déclaré. " Les expériences ont créé une base de données complète pour les directives de conception et le développement et la validation de la modélisation informatique. Les résultats de cette étude et des études à venir sur l'interaction des ponts et des tsunamis peuvent être directement appliqués à la conception et à la modernisation des ponts. Par exemple, l'effet de la ventilation pour réduire le développement de hautes dépressions."

Ian Buckle et l'étudiant diplômé Denis Istrati du Nevada-Reno ont dirigé l'étude, qui a été soutenu par la Federal Highway Administration, et le ministère des Transports de l'Oregon.

« Ian Buckle est un expert en conception de ponts et en expérimentations à grande échelle, " a déclaré Yim. "Les charges d'impact du tsunami sont plus de mon domaine et de celui de Pedro. Ce travail met en commun les expertises de l'UNR et de l'OSU."