Modelação numérica do comportamento de barreiras de segurança rodoviária a ensaios de impacto de acordo com a norma EN 1317

Abstract

A segurança rodoviária é fortemente dependente não só dos veículos circulantes, mas também dos dispositivos mecânicos existentes nas estradas. Assim, a avaliação do comportamento mecânico dos equipamentos de segurança rodoviária constitui uma tarefa de grande importância, que merece a atenção da Academia. Um exemplo destes equipamentos corresponde às barreiras de segurança rodoviária, dispostas junto às bermas das faixas de rodagem, sendo sua principal função a contenção das mais variadas tipologias de veículos, em caso de despiste. Este conjunto mecânico é categorizado segundo diferentes níveis de contenção que oferece, estando relacionados com diferentes graus de deformabilidade. Estes devem ser capazes não só de reter e redirecionar o veículo para a faixa de rodagem, mas também de assegurar que o evento não seja nem demasiado brusco, nem associado a desacelerações abruptas, de modo a não proporcionar danos corporais aos condutores e acompanhantes. Neste contexto, surge o método dos elementos finitos, que constitui uma ferramenta bastante útil tanto no projeto, como no desenvolvimento e avaliação de novas soluções construtivas, pelo que a sua utilização será fundamental no processo associado ao cumprimento dos níveis de desempenho exigidos pela legislação existente. Esta dissertação visa desenvolver modelos numéricos capazes de avaliar mecanicamente dois modelos de barreira de segurança rodoviária desenvolvidos para os níveis de contenção N2W2 e N2W3, aquando de um evento relacionado com o impacto de um veículo, definido de acordo com a normalização em vigor no nosso país. Estes eventos encontram-se dependentes de parâmetros relacionados com o tipo de veículo, com a sua velocidade de circulação, o ângulo de incidência da trajetória, entre outros, pelo que os ensaios utilizados na sua homologação deverão respeitar diretrizes estabelecidas pela norma EN 1317. Neste documento, para além da avaliação do comportamento mecânico dos conjuntos referidos, bem como do acordo numérico-experimental para os modelos de prumo analisados, foi ainda desenvolvido um estudo referente à interação destes componentes com vários tipos de solos. Posto isto, a partir dos modelos desenvolvidos, foram extraídos resultados relativos ao deslocamento máximo obtido na barreira, em resultado do impacto do veículo, sugerindo que nenhum dos modelos projetados (propostos pela empresa Metalogalva S.A.) permite alcançar o nível de contenção proposto, de acordo com as condições de certificação impostas pela norma EN 1317.

Road safety is strongly dependent not only on the vehicles in circulation but also on the mechanical devices present on the roads. Therefore, assessing road safety mechanisms is a relevant task, that deserves Academy attention. An example of these mechanisms corresponds to road safety barriers, included on the sides of the carriageway, where their main function is to contain the most varied types of vehicles. This mechanical assembly is categorised according to different levels of containment related to different degrees of deformability. These must be able not only to retain and redirect the vehicle to the carriageway but also to ensure that this phenomenon is neither too abrupt, nor associated with sudden decelerations, so as not to provide bodily harm to drivers. The finite element method concerns a handy tool in the design, development and evaluation of new constructive solutions, so its use will be fundamental in the process associated with achieving the objectives. This dissertation aims to develop numerical models capable of mechanically evaluating two sets of road safety barriers, developed for containment levels N2W2 and N2W3, at the time of an impact event defined according to the indicated standardisation used in our country. These events depend on parameters related to the type of vehicle, its speed of movement, its angle of impact, among other things, so the tests used in their approval must comply with these guidelines. In this document, in addition to the mechanical assessment of the road safety barriers and the numerical-experimental agreement for the analysed prop models, a study concerning the interaction of these components with various types of soils was also conducted. After the development of the numerical models, the results of the maximum displacement obtained in the barrier at the end of the simulated event were extracted and they suggest that none of the models designed (proposed by Metalogalva S.A. company) for the proposed level of containment fully complied with the certification conditions imposed by the standard.