Hodnocení spolehlivosti silničních zádržných systémů

Abstract

Předkládaná disertační práce je zaměřena na využití simulací metodou konečných prvků při posouzení odolnosti a spolehlivosti silničních zádržných systémů, se zaměřením na ocelová svodidla při zatížení nárazem těžkých vozidel. Téma zohledňuje několikaleté zkušenosti autora ze simulací zkoušek svodidel předních evropských výrobců, prováděné v TÜV SÜD Czech s.r.o. V práci je kromě klasických analytických přístupů, založených na normativních podkladech a energetických přístupech, představena metodika analýzy nárazových testů pomocí nelineárních dynamických simulací. Tento postup je následně validován na několika případových studiích vybraných z databáze výsledků nárazových zkoušek silničních svodidel. Databáze byla sestavena za podpory akreditované zkušebny ve Spolkové republice Německo a je součástí výsledků práce. V úvodu je definován mezní stav únosnosti pro silniční svodidla a podobné konstrukce, který nebyl doposud přesně popsán. Pro analytické modely se jedná o základní hodnotící parametr. Další část je již věnována pokročilým postupům modelování nárazového děje pomocí nelineárních dynamických simulací. Dále se zabývá stanovením a kvantifikací modelových nejistot vztahujících se k nárazovým zkouškám. Simulační přístupy, které jsou popsány a verifikovány v první části, jsou využity pro nový přístup pravděpodobnostního hodnocení svodidel zatížených nárazem vozidel v běžném provozu. V závěru práce jsou použité metody a modely aplikovány na problematiku stanovení nárazové síly od těžkých vozidel do podpěrných konstrukcí mostů. Odhad nárazové síly se stanoví zejména pro podpěrné konstrukce chráněné silničními svodidly.

The dissertation focuses on the use of finite element analysis in the durability and reliability assessment of road restraint systems, with a focus on steel barriers subjected by heavy vehicle impact loading. The topic reflects authors several years of experience in simulating impact tests of road barriers for leading European manufacturers, carried out at TÜV SÜD Czech Ltd. In addition to classical analytical approaches based on normative bases and energy approaches, the thesis develops a methodology for the analysis of impact tests using nonlinear dynamic simulations. This approach is then validated on several case studies selected from the Road barrier impact test results database. The database has been developed for the purpose of this work with the support of accredited testing laboratory in Germany as an integral part of the results. The work defines the ultimate limit state for road barriers and similar structures, which has not been accurately described yet. For analytical models this represent a basic evaluation parameter. Furthermore, the thesis deals with explanation of the crash event modelling using nonlinear dynamic simulations. Next section is devoted to a determination and analysis of the model uncertainties in relation to crash tests. The effect of the selected model uncertainties on the test results is then quantified with the aid of simulations. The simulation approaches described and verified in the first part are further used to propose a probabilistic assessment of road barrier subjected to heavy traffic impact. Finally, the methods and models used in this thesis are applied to solve the task of determining the impact force from heavy vehicles on bridge support structures, mainly those protected by road barriers.