20 listopada 2017


Pojęcie „dobroć zderzeniowa konstrukcji” (ang. crashworthiness) określa cechy związane z zachowaniem obiektu w przypadku obciążeń o charakterze zderzeniowym. W przypadku urządzeń infrastruktury drogowej bezpieczeństwo zderzeniowe odgrywa szczególnie istotną rolę, z uwagi na wysokie prawdopodobieństwo zaistnienia kolizji. Niniejszy artykuł przedstawia zarys podstawowej problematyki numerycznej oceny dobroci zderzeniowej w odniesieniu do słupów latarń ulicznych oraz demonstruje wybrane elementy mechaniki deformowania konstrukcji cienkościennych.

Marian Ostrowski, Piotr Bartkowski

Problematyka zderzeń – uwarunkowania techniczne oraz formalne
Z funkcjonalnego punktu widzenia latarnia ma pełnić funkcję oświetlania drogi. Aby spełniać tę rolę przez założony czas użytkowania, konstrukcja latarni musi wytrzymywać obciążenia eksploatacyjne, pochodzące od wiatru, oraz obciążenie doraźne od ciężaru własnego. W przypadku kolizji z pojazdem samochodowym konstrukcja latarni jednak nie powinna stwarzać zagrożenia dla osób znajdujących się w samochodzie, co może stać w sprzeczności z wymogami wynikającymi z obciążeń użytkowych. W świetle obecnego ustawodawstwa cechy urządzeń infrastruktury drogowej związane z bezpieczeństwem zderzeniowym regulują normy PN-EN 1317 „Urządzenia ograniczające drogę” oraz PN-EN 12767 „Bierne bezpieczeństwo konstrukcji wsporczych dla urządzeń drogowych”. Norma PN-EN 12767 zawiera szczegółowe wytyczne dotyczące badania słupów latarń ulicznych.

zderzenia
Rys. 1  Wyróżnione postacie deformacji modelu latarni
a) przewijania, b) lokalnego wgniecenia ściany, c) sztywna (deformacje zlokalizowane w większości w pojeździe), d) ścinania podstawy;

W przypadku najechania przez pojazd na latarnię nie powinna ona stanowić przeszkody o charakterystyce „twardszej” od charakterystyki pojazdu. Klasyczna koncepcja podstawowego systemu bezpieczeństwa większości samochodów osobowych opiera się na sztywnej, niezgniatanej klatce bezpieczeństwa, oraz otaczających ją deformowalnych strefach zderzeniowych, mających za zadanie pochłanianie energii zderzenia. Proces zgniatania strefy zderzeniowej obciąża klatkę bezpieczeństwa polem przyspieszeń i za pośrednictwem systemu pasów bezpieczeństwa, poduszek gazowych, foteli i innych elementów wnętrza oddziałuje również na pasażerów. W przemyśle motoryzacyjnym analiza obciążeń pasażerów podlega rozbudowanym pracom badawczym z użyciem skomplikowanych antropometrycznych manekinów pomiarowych, takich jak na przykład rodzina Hybrid III lub Thor. Na potrzeby normatywnych testów obiektów drogowych używa się uproszczonych miar oceny zagrożenia, takich jak ASI – Acceleration Severity Index, czyli wskaźnik intensywności przyspieszenia, definiowany jako suma geometryczna wartości wskaźników kierunkowych:

wz 1 zderzenia

gdzie przyspieszenie kierunkowe jest przesuwającą się średnią całkową o podstawie 50 ms:

wz 2 zderzenia

gdzie wartości obwiedni dopuszczalnych przyspieszeń kierunkowych określają następujące parametry:
AX = 12g,  AY = 9g,  AZ = 10g.
Poza przyspieszeniem, zagrożenia można upatrywać w możliwości dostania się obiektu do wnętrza pojazdu przez otwory okienne, bądź przez przebicie ścian kabiny.


cały artykuł dostępny jest w wydaniu 1/2 (100/101) styczeń-luty 2016