Введен впервые
1 Область применения
1.1 Настоящий отраслевой дорожный методический документ (ОДМ) содержит рекомендации по расчетному симуляционному анализу различных конструкций тросовых дорожных ограждений безопасности, а также их элементов на базе расчетно-теоретических и экспериментальных исследований методом конечных элементов (МКЭ) с использованием мультидисциплинарного программного комплекса нелинейной динамики на основе метода конечных элементов МКЭ). Приведены методы построения расчетных моделей тросовых дорожных ограждений, позволяющих оценивать эффективность работы отдельных компонентов ограждений (анкерных устройств, тросов, стоек).
1.2 Настоящий документ применим к расчетному анализу тросовых дорожных ограждений, используемых для обеспечения безопасности дорожного движения. Может быть использован организациями, занимающимися проектированием дорожных ограждений и их контролем в эксплуатации.
2 Нормативные ссылки
В настоящем методическом документе использованы ссылки на следующие документы:
ГОСТ Р 52607-2006 Национальный стандарт Российской Федерации. Технические средства организации дорожного движения. Ограждения дорожные удерживающие боковые для автомобилей. Общие технические требования.
ГОСТ Р 52721-2007 Технические средства организации дорожного движения. Методы испытаний дорожных ограждений.
ГОСТ 5632-2014 Легированные нержавеющие стали и сплавы коррозионно-стойкие, жаростойкие и жаропрочные. Марки.
ГОСТ 25100-2011 Межгосударственный стандарт. Грунты. Классификация.
ГОСТ 5180-84 Грунты. Методы лабораторного определения физических характеристик.
ГОСТ 10060.0-95 Бетоны. Методы контроля морозостойкости. Общие требования.
ГОСТ 25192-2012 Межгосударственный стандарт. Бетоны. Классификация и общие технические требования.
ГОСТ 380-2005 Сталь углеродистая обыкновенного качества. Марки.
ГОСТ 8645-68 Трубы стальные прямоугольные. Сортамент.
ГОСТ 19903-74 Прокат листовой горячекатаный. Сортамент.
ГОСТ 8734-75 Трубы стальные бесшовные холоднодеформированные. Сортамент.
ГОСТ 19904-90 Прокат листовой холоднокатаный. Сортамент.
ГОСТ 11371-78 Межгосударственный стандарт. Шайбы. Технические условия.
ГОСТ 5915-70 Гайки шестигранные класс точности B. Конструкция и размеры.
ГОСТ Р 52607-2006 Национальный стандарт Российской Федерации. Технические средства организации дорожного движения. Ограждения дорожные удерживающие боковые для автомобилей. Общие технические требования.
ГОСТ Р 52721-2007 Национальный стандарт Российской Федерации. Технические средства организации дорожного движения. Методы испытаний дорожных ограждений.
3 Термины, определения и обозначения
В настоящем ОДМ применены следующие термины и сокращения с соответствующими определениями:
| Выбег автомобиля после прекращения контакта с ограждением | - процесс неуправляемого движения транспортного средства после прекращения контакта с ограждением. |
| Динамический прогиб ограждения | - Наибольшее горизонтальное смещение лицевой поверхности ограждения в поперечном направлении относительно лицевой поверхности недеформированного ограждения при наезде на него транспортного средства (автомобиля). |
| Индекс тяжести травмирования | - Показатель, характеризующий инерционные перегрузки, действующие на пассажиров транспортных средств при взаимодействии транспортного средства с ограждением. |
| Метод конечных элементов | - Метод расчетного инженерного анализа конструкций, позволяющий расчетным путем моделировать поведение конструкций при статическом и динамическом, в том числе, ударном нагружениях. |
| Ограждения дорожные | - устройства, предназначенные для обеспечения движения транспорта с наименьшими рисками столкновений и съездов с дорог, предотвращения переезда через разделительную полосу, столкновения со встречным транспортным средством, наезда на массивные препятствия и сооружения, распложённые на обочине в полосе отвода дороги, на разделительной полосе, снижение риска возможности падения пешеходов с дороги или мостового сооружения, а также для упорядочения движения пешеходов и предотвращения выхода животных на проезжую часть |
| Рабочая ширина ограждения | - Максимальное динамическое боковое смещение кузова транспортного средства, или фрагмента дорожного ограждения (в зависимости от места установки дорожного ограждения) относительно лицевой поверхности недеформированного дорожного ограждения. |
| Тип элемента | - совокупность параметров конечного элемента определяющих базисные функции элемента и его топологию |
| Топология элемента | - совокупность параметров конечного элемента, определяющих его форму |
| Угол наезда на ограждение | - Угол между проекциями на плоскость дороги продольных осей транспортного средства и недеформированного ограждения в начале контакта транспортного средства с ограждением. |
| Удерживающая способность ограждения | - Диапазоны значений энергии удара, по которым выбирают конструкции ограждений для применения в тех или иных дорожных условиях |
| Шаг интегрирования по времени | - приращение времени за одну итерацию |
4 Основные расчетные случаи
Основной целью расчетного анализа является получение требуемых характеристик изделия при минимальном возможном количестве натурных испытаний. Поэтому в начале методическом документе будут рассмотрены основные потребительские параметры, которым должно удовлетворять тросовое ограждение, а затем основные расчетные случаи, позволяющие определять эти параметры.
4.1 Полномасштабный краш-тест
4.1.1 Режимы испытаний ограждений
Согласно ТР ТС 014/2011 "Технический регламент Таможенного Союза. Безопасность автомобильных дорог"[1], ГОСТ Р 52721-2007, Межгосударственному стандарту (МС) "Дороги автомобильные общего пользования. Дорожные ограждения. Технические требования", а также ОДМ 218.6.004-2011 "Методические рекомендации по устройству тросовых дорожных ограждений для обеспечения безопасности на автомобильных дорогах"[2], все дорожные удерживающие ограждения должны проходить натурные испытания. Одним из основных видов испытаний, определяющих пригодность ограждения для установки на дороге, является полномасштабный краш-тест. Цель этих испытаний состоит в определении фактических показателей потребительских параметров: удерживающей способности, динамического прогиба, рабочей ширины ограждения, а также в определении фактических показателей безопасности этого ограждения для людей, находящихся в удерживаемом автомобиле, в первую очередь - индекса тяжести травмирования. Испытание осуществляется путем наезда на ограждение, установленного на испытательной площадке, транспортного средства (ТС) определенной массы, с определенной скоростью под заданным углом. Основные режимы испытаний и соответствующие им уровни удерживающей способности приведены в ГОСТ 52721-2007 и МС "Дороги автомобильные общего пользования. Дорожные ограждения. Технические требования" и "Дороги автомобильные общего пользования. Дорожные ограждения. Методы контроля".
4.1.2 Критерии оценки дорожных ограждений
Работа ограждения в процессе испытания должна удовлетворять 4 основным критериям:
- безопасности пассажиров;
- безопасности транспортного средства;
- надежность работы ограждения;
- безопасности пешеходов;
Оценку безопасности людей (пассажиров и водителя), находящихся в автомобиле при наезде на ограждение, проводят по обобщенному показателю инерционной перегрузки в центре масс автомобиля, которым является так называемый показатель индекса тяжести травмирования И:
(4.1) где 
, 
, 
- среднее значение инерционных перегрузок на рассматриваемом участке вдоль продольной, поперечной и вертикальной осей автомобиля, проходящих через центр масс.
, , - среднее значение инерционных перегрузок на рассматриваемом участке вдоль продольной, поперечной и вертикальной осей автомобиля, проходящих через центр масс. Как следует из формулы, индекс И будет определен, если будут известны ускорения в центре масс автомобиля.
Безопасность транспортного средства, являющуюся еще и экономической характеристикой, оценивают по деформации салона (кабины) через коэффициенты сохранности внутренних размеров. Получение этого параметра возможно в случае, если расчетная модель автомобиля будет деформируемой, тогда мы получим изменение геометрии кабины. В некоторых случаях, когда значение этого парламента не превысит заданной величины, возможно применение твердотельной модели автомобиля.
ГОСТ Р 52721-2007 и перечисленные МС устанавливают следующие основные потребительские характеристики:
- при наезде испытуемого автомобиля на ограждение барьерного или комбинированного типов не произошел разрыв троса;
- при наезде грузового автомобиля в ограждении дорожной группы не произошло разрушения оснований стоек или их вытягивания из земляного полотна;
- повреждения плиты в месте анкеровки ограждений, разрывов анкеров закладных деталей.
- при наезде автомобиля на ограждение не должен происходить отрыв и вылет тяжелых частей ограждения на проезжую часть.
На основе проведенных испытаний выделяет следующие основные потребительские характеристики дорожных ограждений: удерживающую способность, динамический прогиб, рабочую ширину и индекс И.
Поэтому в задаче расчетного симуляционного моделировании полномасштабного краш-теста ограждения можно выделить следующие основные параметры ограждения, которые необходимо получить в результате расчета:
- прогиб ограждения (
);
);