Le pont effondré aide à éclairer les futures conceptions résistantes aux inondations

Le pont effondré aide à éclairer les futures conceptions résistantes aux inondations

Des scientifiques évaluent les dommages causés au pont de la rivière Misasa en 2018. Crédit : Ichio Ario et al., Université d’Hiroshima

Avant des précipitations record en juillet 2018, le pont ferroviaire de Misasa enjambait une petite rivière à environ neuf milles à l’intérieur des terres de la côte ouest du Japon. Des inondations sans précédent ont entraîné l’effondrement du pont, une défaillance de l’infrastructure qui continuera d’augmenter à mesure que les événements météorologiques deviendront plus extrêmes, selon des chercheurs au Japon.

L’équipe a publié son analyse de l’effondrement, ainsi que les enseignements qu’on peut en tirer, le 22 juin dans le Journal d’ingénierie des ponts .

“Les ponts sont des structures importantes dans les lignes de vie des transports, et il est difficile de restaurer un pont une fois qu’il s’est effondré et a été emporté”, a déclaré Ichiro Ario, professeur adjoint à la Graduate School of Advanced Science and Engineering de l’Université d’Hiroshima. “Les cas où les événements de dommages et les causes des dommages peuvent être analysés concrètement et quantitativement sont précieux car ils nous permettent d’étudier les tailles structurelles réelles, le degré de dommage, la perte de performance, les différences entre les scénarios réels et les conditions de conception, et les mécanismes de lessivage. — facteurs critiques à comprendre lors de l’analyse des causes d’effondrement et de la détermination des conceptions futures de ponts résistants à l’écoulement. »

Les ponts modernes sont généralement construits selon une norme d’intensité sismique exprimée comme un rapport complexe du poids horizontal de la structure à plusieurs autres facteurs, y compris l’accélération du sol. Une norme acceptable pour l’intensité sismique horizontale au moment d’un tremblement de terre est généralement considérée comme étant d’environ 0,2. Dans une enquête sur le terrain et une analyse de l’effondrement du pont ferroviaire de Misasa co-dirigée par Ario, les chercheurs ont découvert que le rapport entre la force hydrodynamique horizontale de l’inondation et le poids de la poutre du pont était de 0,397, soit près du double du coefficient standard.

Le pont effondré aide à éclairer les futures conceptions résistantes aux inondations

Répartition des contraintes de Von Mises du modèle FEM de la pile en maçonnerie P5 lorsque la force hydrodynamique estimée de l’inondation est appliquée. Crédit : Ichio Ario et al., Université d’Hiroshima

“Nous avons constaté que la force maximale du fluide d’inondation – la force et la vitesse de l’eau en mouvement – était le double de la valeur normale qui serait acceptable pour la conception sismique de ce type de pont à poutres”, a déclaré Ario. “Cette information est précieuse lorsqu’il s’agit de concevoir des ponts résistants aux inondations pour les futures crues excessives.”

Cette force a été initialement résistée par la poutre du pont, le principal composant structurel – souvent considéré comme une poutre en I – qui sous-tend les poutres à plaques et le tablier du pont, mais la force fluide continue dans la même direction d’écoulement a finalement surmonté la résistance et le pont a coulé. dehors. À titre de comparaison, la force d’action d’un tremblement de terre se déplace dans ce qu’on appelle un mouvement d’amplitude dans différentes directions. Bien que ce mouvement ondulatoire puisse également causer des dommages importants, il n’exerce pas la même force de cisaillement constante sur la poutre du pont.

“Notre analyse structurelle a révélé que la force hydrodynamique de l’inondation sur la poutre du pont pendant l’inondation a provoqué l’effondrement de la base des piliers en pierre soutenant le pont”, a déclaré Ario. “Sur la base des processus de défaillance et des conditions révélées par l’analyse, nous avons identifié des éléments de conception qui peuvent efficacement aider à augmenter la résistivité des structures de pont sur les petites rivières contre les inondations.”

D’après leur analyse du débit d’eau et de la hauteur d’eau pendant l’inondation par rapport aux dommages du pont qui en résultent, les chercheurs recommandent que les futures conceptions de ponts représentent près de 1,5 fois l’estimation standard actuelle du débit prévu des hautes eaux. Ils recommandent également d’augmenter l’espace sous la poutre pour empêcher la poutre de submerger, ainsi qu’une structure de pont conçue pour réduire la résistance même si elle déborde. Et, alors que les événements météorologiques extrêmes continuent d’augmenter, les chercheurs ont souligné l’importance de tester et de confirmer la stabilité et la sécurité des composants du pont contre l’eau courante.

“L’inondation de 2018 a provoqué un résultat qui a largement dépassé les hypothèses au moment de la planification et de la conception, il y a donc un besoin urgent de conceptions de ponts qui prennent en compte des débits plus élevés, des niveaux d’eau plus élevés et comment mieux contrer la résistance au flux sur les structures, ainsi que des mesures similaires pour moderniser les ponts existants », a déclaré Ario. “Nos résultats de recherche indiquent que le débit et la force hydrodynamique estimée d’une inondation devraient être utilisés comme base pour la conception des ponts.”


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Plus d’information:
Ichiro Ario et al, Enquête sur les phénomènes d’effondrement des ponts dus aux fortes pluies : analyse structurelle, hydraulique et hydrologique, Journal d’ingénierie des ponts (2022). DOI : 10.1061/(ASCE)BE.1943-5592.0001905

Fourni par l’Université d’Hiroshima

Citation: Un pont effondré aide à informer les futures conceptions résistantes aux inondations (2022, 30 juin) récupéré le 30 juin 2022 sur https://techxplore.com/news/2022-06-collapsed-bridge-future-flood-resistant.html

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