EN
Statische belastingswaarden voor brugbotsingsbarrières geven eenvoudig aan wat deze barrières kunnen verdragen wanneer alles perfect is. Bij een daadwerkelijke botsing is echter alles anders, vanwege de verschillende soorten spanningen en belastingen die optreden en die de impact- en spanningsverdeling op het constructiedeel wijzigen. Wanneer een auto tegen een brugbotsingsbarrière botst, veroorzaakt de auto een piekbelasting die 3 tot 5 keer zo groot is als de belasting die wordt aangegeven in de statische belastingswaarden. Deze piekbelasting is het gevolg van de snelheid, massa en inslaghoek van de auto. Botsspecifieke betonnen barrières zijn ontworpen om botsingsenergie op te nemen. Dit doen ze door op vooraf bepaalde en voorspelbare wijze te vermorzelen. Geen enkele statische test kan dit ooit tonen. Zelfs als een barrière voldoet aan de vereisten in kN (kilonewton), kan de barrière bij een botsing toch instorten. Barrières storten in wanneer zij worden geraakt door volledig beladen en uiterst zware vrachtwagens (meer dan 36 ton). Daarom is crash-testgegevens belangrijker voor ingenieurs dan willekeurige cijfers uit de specificaties. Dit is de werkelijke waarde van testgegevens: zij vertellen u hoe veilig de constructie werkelijk is.
Dynamische aanpassingsfactor voor metrische toepassing
Piekgewicht bij onmiddellijke botsing: 3,5× statische waarde
ESF-ontwerpequivalentie: 1:1 statische vergelijking
Residuallast na impact: structurele integriteit ≤70% van de initiële capaciteit
Dit kader garandeert dat de barrières hun functie behouden na de impact en dat het ontwerp de vereiste impactenergie absorbeert. De werkelijke prestaties hangen echter af van de bewapening, de betonkwaliteit en de funderingsverankering.
Crash-testnormen voor de botsingsbestendigheid van brugbarrières
MASH-2016 TL-4-normen voor weerstand tegen zwaar voertuigverkeer
Botsbeveiligingsranden op bruggen voldoen aan de MASH-2016 TL-4-norm, waardoor ze bestand zijn tegen botsingen van voertuigen met een massa van 36.000 kg die met een snelheid van 80 km/u rijden. Wat onderscheidt TL-4 van standaardtests? In tegenstelling tot standaardtests worden bij TL-4 crash-tests uitgevoerd onder meerdere botsingshoeken, waaronder een test waarbij een voertuig de barrière onder een hoek van 15 graden ten opzichte van het midden raakt. De barrières moeten in staat zijn voertuigen op te vangen en om te leiden, de krachten op inzittenden te beperken tot maximaal 20 g, en kantelen, doordringing van de barrière en het vrijkomen van gevaarlijk puin te voorkomen. Recente veiligheidsstudies van de Federal Highway Administration uit 2023 toonden aan dat bruggen met deze gecertificeerde barrières bijna 50 procent minder dodelijke afrij-ongelukken kennen dan bruggen die niet voldoen aan de MASH-2016 TL-4-norm.
Hoe volledige schaaltesten realistische belastingsabsorptie implementeren
Echtwereldtesten maken gebruik van botsingstests om de overdracht van energie te analyseren en te meten via ingebedde sensoren tijdens een botsing met een trekker-aanhangwagen van 15.000 kg die met een snelheid van 90 km/u rijdt. De sensoren meten en registreren de energie die door de barrières wordt opgenomen tijdens de test. Enkele van de gevalideerde prestatiecriteria zijn:
Vervormingspatronen
Betonnen barrières moeten de structuur van het beton behouden en tegelijkertijd het betonverlies beperken tot minder dan 10%, met vernietiging van het beton.
Belastingverdeling
Ten minste 85% van de impactkracht moet worden overgedragen via correct verankerde funderingssystemen.
Vertragingmetingen:
De constructies moeten zo zijn ontworpen dat instorting wordt voorkomen, door de maximale gemeten kracht te beperken tot minder dan 250 kN om catastrofale faalgevallen te voorkomen.
De tests met betonnen barrières tonen de werkelijke energie-absorptiecapaciteit van de barrières bij impacten van 740 kJ, wat overeenkomt met dezelfde hoeveelheid energie als de kinetische energie van een zwaar vrachtwagen die met snelheid op de snelweg rijdt.
Dit artikel richt zich op de gevolgen van botsingen tegen brugbeschermingsbarrières voor constructies. Het artikel richt zich op de verdeling van de belastingspaden en energieabsorptie, en op de manier waarop barrières invloed uitoefenen op constructies.
Bij een aanrijding leiden barrières de impactenergie naar belastingspaden die zijn ontworpen om brugonderdelen te behouden. Ze dissiperen ook tot 70% van de energie die wordt veroorzaakt door microscheuren en plastische vervorming, waardoor barrières de toestandsverandering van de impact op pijlers of opleggingen kunnen beperken. Dit gebeurt via verticale, longitudinale en dissipatieve mechanismen.
Longitudinaal wordt energie langs de lengte van de barrière opgenomen, terwijl verticaal de energie naar beneden wordt geleid in de diepe fundering. Dissipatieve mechanismen bieden bovendien offercomponenten die op een vooraf bepaalde manier vervormen.
Onderzoek bewijst dat beton het meest voordelige materiaal is bij impact. Impact van adequaat versterkte barrières vermindert de piekbelastingen met 40–60% ten opzichte van de hoeveelheid die wordt voorspeld door impactbelastingstheorieën. De structurele respons is het gevolg van een gebalanceerde, gekalibreerde broosheid en de beperking van lokaal geconcentreerde kracht. Het is het gevolg van de noodzaak tot evenwicht om voldoende krachtconcentratie te bieden voor een veilige impact.
Praktische toepassing en regelgevende handhaving van belastingsclassificaties
We hebben een regelgeving die stelt: „barrières moeten functioneren en niet alleen op papier goed lijken met belastingsclassificaties“. Daarom bepaalt de regelgeving dat barrières daadwerkelijk moeten worden getest in botsingssituaties uit het echte leven, en MASH-2016 is één van de normen waaraan zij moeten voldoen. Bedrijven die niet aan de regelgeving voldoen, lopen het risico op werkstoppen, gerechtelijke procedures en verwondingen die hadden kunnen worden voorkomen. Ingenieurs doorlopen de ontwerpprocessen en moeten de ESF-berekeningen uitvoeren, waarvan de meesten van ons de term kennen. Vervolgens ondergaan de bouwploegen een reeks inspecties om te waarborgen dat alles correct wordt uitgevoerd — bijvoorbeeld de ankers, de inklemmingdiepte van de ankers, de plaatsing van de ankers, het gieten van het beton, enzovoort. Dit is één van de redenen waarom beton- en ankertests kwartaalgewijs worden uitgevoerd, en inspecteurs rapportages opstellen en bewaren om na een incident te kunnen vaststellen WAAROM er een storing of mislukking is opgetreden. Al deze processen samen vormen een meerlagig veiligheidsnet, waardoor barrières die voldoen aan MASH-2016 na de tests gegarandeerd functioneren onder werkelijke omstandigheden tijdens een incident, in plaats van slechts te voldoen aan de criteria van een aanbesteding.
Veelgestelde vragen
Wat is het verschil tussen statische belastingswaarderingen en tests in de praktijk?
Statische belastingswaarderingen worden uitgevoerd in gecontroleerde omgevingen. Tests in de praktijk betreffen bewegende voertuigen en dynamische factoren zoals gewicht, snelheid en de inslaghoek, die allemaal worden meegenomen tijdens een botsing.
Waarom is ESF belangrijk?
ESF staat voor Equivalent Static Force (equivalente statische kracht). Het zet de inslagenergie om naar termen van statische belasting. Dit helpt ingenieurs bepalen hoe sterk een botsingsbarrière moet zijn om de krachten van een botsing te weerstaan.
Wat wordt getest volgens de MASH-2016 TL-4-norm?
De MASH-2016 TL-4-norm test barrières die zijn ontworpen om inslag van grote voertuigen onder verschillende hoeken op te vangen, om botsingssituaties uit het echte leven na te bootsen. Er wordt getest of een barrière een grote vrachtwagen kan omleiden zonder het risico in de situatie te vergroten.
Hoe werken energie-absorberende barrières?
Energie-absorberende barrières werken door microscheuren en plastische vervorming om energie op te nemen. Hierdoor wordt de impactkracht van de barrière via vooraf bepaalde belastingspaden afgeleid, zodat de kritieke onderdelen van een brug worden gespaard.