Rubber/Foam/Composite Overlay onto Guide B of Barrier Located on Road Bend

• Autorzy: Klasztorny M. , Nycz N. B. , Romanowski R. K.

Warianty tytułu

PL

Nakładka kompozytowo-pianowo-gumowa na prowadnicę B bariery na łuku drogi

• Języki publikacji: EN PL

Abstrakty

EN

The paper examines the SP-05/2 outer barrier of the N2-W4-A class (the producer: Stalprodukt JSC, Bochnia) with the B-type guide bar, located on a horizontal arch to an accelerated traffic main road (Polish code: GP), with the allowable radius of the road axis belonging to the range of 140–220 m. In order to ensure accepting the TB11 crash test, a rubber/foam/composite overlay has been designed, which was combined with the B guide bar with screw connectors using only the empty holes in the guide axis, at 2.00 m intervals. The overlay is flame retardant, resistant to weathering and required chemical effects, increases flexibility and strength of the barrier, reduces vehicle–barrier friction, and its estimated durability is 30 years. The study develops a method for numerical modelling and simulation of the unmodified (a straight barrier) and modified (a barrier in a horizontal concave arch) TB11 crash test, without and with the overlay, including deformable joints with limited load capacity, contact with friction, tire pressure, posts embedded in deformable subsoil, gravity load, damping, et al. TB11 virtual crash tests have been conducted for the four above-mentioned barrier design systems. The Geo Metro (Suzuki Swift) car model, corrected respectively, has been taken from the public library developed by the National Crash Analysis Center, USA. Crash tests were simulated using the non-linear explicit finite element code LS-Dyna v971. The results include all the collision parameters required by the EN 1317 standard. It has been proved that the SP-05/2 barrier with the overlay, located on GP road bends, provides acceptance of the TB11 crash test.

PL

W pracy rozpatruje się barierę skrajną SP-05/2 klasy N2-W4-A (producent Stalprodukt SA, Bochnia) z prowadnicą typu B, na łuku poziomym drogi głównej ruchu przyspieszonego (GP), o promieniu dopuszczalnym w osi drogi 140-220m. W celu zapewnienia przyjęcia testu zderzeniowego TB11 zaprojektowano nakładkę kompozytowo–pianowo–gumową, którą połączono z prowadnicą B za pomocą złączy śrubowych, z wykorzystaniem tylko wolnych otworów w osi prowadnicy, występujących co 2,00m. Nakładka jest uniepalniona, odporna na czynniki atmosferyczne i wymagane chemiczne, zwiększa elastyczność i wytrzymałość bariery, zmniejsza tarcie między pojazdem a barierą, a jej trwałość wynosi 30 lat. Opracowano metodykę modelowania numerycznego i symulacji niezmodyfikowanego (bariera prostoliniowa) i zmodyfikowanego (bariera w łuku poziomym wklęsłym) testu zderzeniowego TB11, bez nakładki oraz z nakładką, z uwzględnieniem złączy podatnych o ograniczonej nośności, kontaktu z tarciem, ciśnienia w oponach, zamocowania słupków w odkształcalnym podłożu, obciążenia grawitacyjnego, tłumienia drgań i in. Przeprowadzono wirtualne testy zderzeniowe TB11 w odniesieniu do czterech ww. układów konstrukcyjnych bariery. Model pojazdu Suzuki Swift, odpowiednio poprawiony, zaczerpnięto z biblioteki publicznej National Crash Analysis Center w USA. Do symulacji testów zderzeniowych zastosowano nieliniowy jawny kod Metody Elementów Skończonych LS-Dyna v971. Wyniki obejmują wszystkie parametry zderzenia wymagane przez normy PN-EN 1317. Wykazano, że bariera SP-05/2 z nakładką na łukach dróg GP zapewnia przyjęcie badania zderzeniowego TB11.

Słowa kluczowe

EN

curved road barrier; horizontal concave arch; rubber/foam/composite overlay; TB11 crash test; modelling; simulation

PL

bariera drogowa w łuku; łuk poziomy wklęsły; nakładka kompozytowo-pianowo-gumowa; test zderzeniowy TB11; modelowanie; symulacja

• Wydawca: Wydawnictwo Naukowe Sieci Badawczej Łukasiewicz - Przemysłowego Instytutu Motoryzacji
• Czasopismo: Archiwum Motoryzacji
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 69, no. 3
• Strony: 65--86, 149--171
• Opis fizyczny: Bibliogr. 31 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Klasztorny M.

• Military University of Technology, Faculty of Mechanical Engineering, Department of Mechanics and Applied Computer Science, ul. Kaliskiego 2, 00-908 Warsaw

autor

Nycz N. B.

• State Vocational Academy, ul. Mickiewicza 21, 38-500 Sanok

autor

Romanowski R. K.

• ROMA Co. Ltd., ul. Słoneczna 7, Grabowiec, 87-124 Złotoria

Bibliografia

• [1] Alvarez M.: Crash barrier protection element and crash barrier incorporating said protection element, Patent application EP2426259A1, 2012-03-7.
• [2] Borkowski W., Hryciów Z., Rybak P., Wysocki J.: Testing the results of a passenger vehicle collision with a rigid barrier, J. Kones: Powertrain and Transport, 17, 1, 2010.
• [3] Borkowski W., Hryciów Z., Rybak P., Wysocki J.: Numerical simulation of the standard TB11 and TB32 tests for a concrete safety barrier, J. Kones: Powertrain and Transport, 17, 4, 2010.
• [4] Borovinsek M., Vesenjak M., Ulbin M., Ren Z.: Simulation of Crash Tests for High Containment Levels of Road Safety Barriers, Engineering Failure Analysis 14 (2007) 1711–1718.
• [5] Bowyer S.: Road safety barrier, Patent US2007116513, 2007-05-24.
• [6] Conway S.J., Mauer F., Dallas J.: Roadway Guardrail System, Patent CA2697037, 2009-02-26.
• [7] Cucchietti M.: Reinforced roadside barrier, Patent EP1832681, 2007-09-12.
• [8] Dziewulski P.: Numerical analysis of car - road barrier crash tests [in Polish], Proc. III Symp. on Advances in Manufacturing Technologies and Machinery Structures, Kazimierz Dolny, Poland, pp. 43-49, 2009.
• [9] Dziewulski P.: Badanie wybranych struktur do poprawy energochłonności drogowych barier ochronnych, Praca doktorska, Wydział Mechaniczny, Wojskowa Akademia Techniczna, Warszawa, 2010.
• [10] EN 1317-1:2010. Road restraint systems – Part 1: Terminology and general criteria for test methods.
• [11] EN 1317-2:2010. Road restraint systems – Part 2: Performance classes, impact tests acceptance criteria and test methods for safety barriers including vehicle parapets.
• [12] Hallquist J. O.: LS-DYNA Keyword User's Manual, Livermore Sofware Technology Corporation, May 2007.
• [13] Hallquist H J. O.: LS-DYNA Theory Manual, Livermore Sofware Technology Corporation, USA, March 2006.
• [14] Holecz F.: Barriera protettiva dei margini autostradali e della zona spartitraffico, Patent 432573, Switzerland, 20-08-1966.
• [15] Impero P.: Road Safety Barrier, Patent WO2009090681, 2009-07-23.
• [16] Kiczko A., Niezgoda T., Nowak J., Dziewulski P.: Numerical implementation of car impact into the modified road barrier, J. Kones: Powertrain and Transport, 17, 3, 2010, pp. 189-196.
• [17] Klasztorny M., Niezgoda T., Romanowski R., Nycz D., Rudnik D., Zielonka K.: Nakładka na prowadnicę bariery ochronnej na łuku drogi, Zgłoszenie patentowe UP RP, 6.10.2014.
• [18] Klasztorny M., Kiczko A., Nycz D.: Modelowanie numeryczne i symulacja rozciągania połączenia śrubowego segmentów prowadnicy B bariery drogowej, 13. Konferencja Naukowo–Techniczna nt. Techniki Komputerowe w Inżynierii, Licheń Stary, 6–9 maja 2014, Materiały Konferencji, s. 77-78.
• [19] Kossakowski P.G.: Simulation of Ductile Fracture of S235JR Steel Using Computational Cells with Microstructurally-Based Length Scales, Journal of Theoretical and Applied Mechanics 50, 2, 2012, pp. 589-607.
• [20] Kwan C.H.: Shock absorber for road safety barrier, Patent AU2006235944, 2006-11-10.
• [21] Masinelli G., Piastra R.: Method for making a protective device for guiderails, and a protective de-vice for guiderails, Patent US7257875 B2, 2009-03-26.
• [22] Niezgoda T., Barnat W., Dziewulski P., Sławiński G., Kędzierski P.: Smart panel, Zgłoszenie patentowe PL 403165, 2013-03-15.
• [23] Patent 76P29467PL00. Urządzenie pochłaniające energię zderzenia oraz zespół ochronny drogowy lub pojazdu zawierający co najmniej jedno urządzenie pochłaniające energię zderzenia.
• [24] Rafferty J., Wallace H., Colquhoun T.: Barrier Construction, Joining And Orientation System, Patent WO2009021290, 2009-02-19.
• [25] Ren Z., Vesenjak M.: Computational and Experimental Crash Analysis of the Road Safety Barrier, Engineering Failure Analysis 12 (2005) 963–973.
• [26] Tang J.: Wave-shaped guiderail panel, Patent WO 2013/107203 A1, 2012-10-30.
• [27] Wallace H., Colquhoun T., Hare H.J., Whiteside M.: Improved Road Barrier, Patent WO2010105307, 2010-09-23.
• [28] http://metale.pwr.wroc.pl/files/A.Biegus-Polaczenia_Srubowe.pdf. Biegus A.: Projektowanie konstrukcji stalowych według Eurokodu 3; Część 4 - połączenia śrubowe; Materiały dydaktyczne, 07.04.2013.
• [29] http://www.salzgitter-mannesmann.pl/. Systems, Service, Steel, Salzgitter, January 7, 2013.
• [30] http://hpwizard.com/tire-friction-coefficient.html . Tire friction and rolling resistance coefficients, TA-Technix Coilover Kits, Denmark, January 7, 2013.
• [31] http://www.ncac.gwu.edu/vml/models.html . Vehicle Models, National Crash Analysis Center, USA, January 7, 2013.

Uwagi

EN

The study was supported by the National Centre for Research and Development, Poland, as a part of the research project PBS1/B6/14/2012 (acronym ENERBAR), realized in the period 2013-2015. This support is gratefully acknowledged. The authors express their thanks to Pawel Dziewulski, Ph.D. (Military University of Technology) for consultation in the field of modelling and to Cezary Senderowski, Ph.D. (Military University of Technology) for performing the experimental friction tests.

PL

Praca została częściowo sfinansowana przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju jako część projektu badawczego PBS1/B6/14/2012, realizowanego w latach 2013-2015. Autorzy wyrażają podziękowanie dr. inż. Pawłowi Dziewulskiemu (Wojskowa Akademia Techniczna) za konsultacje w zakresie modelowania oraz dr. inż. Cezaremu Senderowskiemu (Wojskowa Akademia Techniczna) za wyznaczenie współczynników tarcia.