Bridge network collapse due to floods

Abstract

No contexto das alterações climáticas, os eventos climáticos extremos tornaram-se mais frequentes e intensos, com impacto significativo e inesperado nas estruturas. As inundações causaram a maior parte dos prejuízos entre os desastres naturais, sendo também responsáveis por mais de metade dos colapsos de pontes. Estas questões revelaram a importância das pontes para a funcionalidade rodoviária, devido a possíveis perturbações para os passageiros e veículos de emergência. Surgiram questões sociais e económicas significativas nas zonas rurais devido à falta de opções de backup, resultando no isolamento de comunidades inteiras. A avaliação da resiliência das estradas rurais depende atualmente do acesso a conjuntos de dados específicos, o que limita a sua utilização prática. Este desafio está normalmente associado à disponibilidade de dados de tráfego. Esta investigação visa propor uma abordagem dupla, avaliando a vulnerabilidade da rede rodoviária nas zonas rurais com base numa nova métrica de perturbação, bem como obtendo a contabilização da fragilidade ao nível dos ativos para modos de falha recorrentes observados em dados de colapsos anteriores. Para este fim, este estudo elucida sobre as vulnerabilidades existentes das pontes às inundações dos rios, discutindo também áreas específicas em que os dados da literatura são contraditórios. Uma característica importante deste quadro é a sua adaptabilidade, uma vez que foi concebido para ser integrado com abordagens existentes. O método, tanto ao nível dos ativos como da rede, foi aplicado num estudo de caso de uma rede rodoviária rural na Toscana (Itália).

In the context of climate change, extreme weather events have become more frequent and intense, with significant and unexpected impacts on structures. Floods triggered most expenses among natural disasters, being also responsible for more than half of bridge collapses. These issues unravelled bridges’ importance for the road functionality, due to possible disruptions to commuters and emergency vehicles. Significant social and economic issues emerged in rural areas due to a lack of backup options, resulting in the isolation of entire communities. Evaluating the resilience of rural roads currently depends on having access to specific datasets, which limits their practical use. This challenge is commonly associated with the availability of traffic data. This research aims at proposing a double folded approach, by assessing the road network’s vulnerability in rural areas based on a new disruption metric as well as obtaining asset-level fragility accounting for recurrent failure modes observed in past collapse data. To this end, this study sheds light on existing vulnerabilities of bridges to river floods, also discussing specific areas in which literature data are contradictory. An important feature of this framework is its adaptability, as it was designed to be integrated with existing approaches. The method at both asset and network level was applied on a case study of a rural road network in Tuscany (Italy).