Twee botsproeven op de verankerde stalen STEP-barrier

(1)

Twee botsproeven op de verankerde stalen STEP-barrier

(2)

Twee botsproeven op de verankerde stalen STEP-barrier

Verslag van Iivee botsproeven, een personenauto met 100 km/uur en 20 graden inrijhoek en een bus

met 70 km/uur en 20 graden inrjhoek, op de verankerde stalen STEP-barrier, uitgevoerd door

testinstituut LIER in Frankrijk

R-96-26

Ing. W.H.M. van de Pol Leidschendam, 1996

(3)

Samenvatting

In 1993 heeft de SWOV in opdracht van de Adviesdienst Verkeer en

Vervoer van Rijkswaterstaat simulatie-onderzoek verricht naar de

moge-lijkheden om het profiel van de betonnen voertuigkeringen verder te

optimaliseren (Van de Pol & Heijer, 1993). De resultaten van dit

simulatie-onderzoek waren zo hoopgevend (er deden zich bijvoorbeeld

geen 'roil-overs' bij lichte personenauto's voor tijdens het simuleren), dat

door de begeleidende projectgroep van Rijkswaterstaat is besloten om

proeven op ware schaal uit te voeren.

Van het door de SWOV ontwikkelde profiel zijn door de Adviesdienst

Verkeer en Vervoer van Rijkswaterstaat drie varianten gemaakt, waarvan

hier de verankerde stalen STEP-barrier variant wordt getest.

De STEP-barrier moet voldoen aan het 'higher containment level' 112.

De daarbij vereiste proeven zijn TB 11 en TB 51. De TB 11-test is een test

met een lichte personenauto met een massa van 900 kg en met een snelheid

van 100 km/uur en een inrijhoek van 20 graden. De TB 51-test is een test

met een bus met een massa van 13.000 kg en met een snelheid van 70

km/uur en een inrijhoek van 20 graden.

De beide proeven laten een bevredigend verloop zien. De aanrijding met

de personenauto verloopt stabiel; er is nauwelijks een rol-beweging waar

te nemen. Ook de uitrjhoek blijft binnen de toegestane NEN-EN-norm, de

hoek is 9 graden.

De ASI-waarde van de personenauto voldoet aan Niveau B (ASI = ^ 1,4)

van de NEN-EN-norm. De berekende waarde is 1,36.

Ook de aanrijding met de bus verloopt goed. Er is een kleine uitrjhoek

van maximaal 2 graden. De barrier wordt niet doorbroken, noch breken er

stukken af. De maximale rol-hoek wordt tijdens het 'rear-end'-effect het

grootst: ongeveer 25 graden.

De stalen STEP-barrier, met elk element aan het wegdek verankerd,

voldoet aan het 'higher containment level' H2. De benodigde 'working

width level W' bedraagt W2 (^ 0,8 meter).

(4)

Inhoud

1. Inleiding 2. Criteria

3. Opzet en uitvoering van het onderzoek 4. Resultaten proefankers 5. Proefresultaten 6. Discussie en aanbevelingen 7. Conclusies Literatuur Bijlage 1 Afbeeldingen 1 tlm 6 Bijlage 2 Foto 's 1 t/m 24 6 7 8 10 11 14 15 16 19 33 5

(5)

2. Criteria

De eisen die in het algemeen aan afschermvoorzieningen worden gesteld

gelden ook voor deze nieuwe STEP-barrier. Deze eisen zijn:

1. Het botsende voertuig mag niet door de constructie breken, er overheen

rijden of kantelen, dan wel er onderdoor schieten.

2. Letsel van inzittenden, schade aan de constructie en schade aan het

voertuig moeten zo beperkt mogelijk blijven.

3. Het voertuig mag niet door de constructie in de eigen verkeersstroom

worden teruggekaatst.

4. De constructie moet na een aanrijding zijn werking zo veel mogelijk

blijven behouden.

Behalve op deze algemene eisen wordt in de voorlopige CEN-voorstellen1,

opgenomen in NEN-EN 13 17-1 en NEN-EN 13 17-2, bij de beoordeling

van de constructie ook gelet op de voertuigbewegingen, te weten: rol-,

dump- en gierhoeken (roll, pitch en yaw), de uitrijhoek, de schade aan het

voertuig en ook op het loskomen van de weg. De voertuigvertragingen

worden in het zwaartepunt van het voertuig gemeten. Met behulp van deze

vertragingen wordt de ASI-waarde berekend. In de voorlopige normen

NEN-EN 13 17-1 en NEN-EN 13 17-2 worden twee berekende

AS!-waarden gegeven; niveau A: AS! ^ 1 en niveau B: AS! ^ 1,4. Behalve de

AS!-waarde wordt in de NEN-norm ook de THN-waarde gegeven; THIV

^ 32,4 km/uur.

Deze waarden gelden voor het zwaartepunt van het voertuig. De

veronder-stelling hierbij is dat indien de vertragingen, omgerekend in AS!-waarde,

beneden niveau A blijven er geen ernstig letsel van inzittenden zou hoeven

optreden. Voor stijve respectievelijk starre constructies wordt ook niveau

B nog acceptabel geacht.

De ASI-waarden worden alleen voor de personenauto's berekend.

Aan de verankering wordt als eis gesteld, dat slecht één van de

veranke-ringen het tijdens de aanrijding met de bus mag begeven.

1 Het CEN (Comité Européen de Normalisation) stelt voor de EG normen op waaraan afscherm-voorzieningen moeten voldoen; ook wordt bepaald onder welke inrijcondities de proeven op deze afschermvoorzieningen moeten worden uitgevoerd.

(6)

de trekproeven ten opzichte van de plaats van de verankeringen van de

stalen STEP-barrier. Tevens is op deze afbeelding de dikte van het

'weg-dek' gegeven. De resultaten van deze beproeving zijn in hoofdstuk 4

opgenomen.

De uitvoering van de proeven op ware schaal en de rapportage zijn

even-eens geschied volgens de normen NEN-EN 13 17-1 en 2.

(7)

5. Proefresultaten

De proeven zijn door het LIER beschreven in de rapporten SWO/STB-07/124 en SWO/STB-06/104.

De gehaalde testcondities voor de TB 11 test, lichte personenauto, zijn: massa 895 kg, snelheid 102,8 km/uur, inrijhoek 20 graden, hetgeen een botsenergie geeft van 43 kNm.

De gehaalde testcondities voor de TB 51 test, bus, zijn: massa 12.750 kg, snelheid 72,6 km/uur, inrijhoek 19,7 graden, hetgeen een botsenergie geeft van295kNm.

De lichte personenauto wordt in korte tijd, ongeveer 0,17 seconde, omge-leid. De contact-lengte tussen personenauto en barrier bedraagt hierbij 3,77 meter. Het plaatwerk van de personenauto komt over de volle hoogte van de barrier in aanraking met de barrier.

De personenauto komt tijdens en na de aanrijding los van het wegdek (zie Foto 4, Bijlage 2). Na het verlaten van de barrier 'vliegt' de personenauto nog ongeveer 8,5 meter. Tijdens de aanrijding krijgt de personenauto weinig rol-beweging; slechts 1 graad (van de barrier af). Na het verlaten van de barrier wordt de rolhoek niet maar de gierhoek van de personenauto wel wat groter. Op het moment van weer neerkomen bedraagt de rolhoek circa 2 graden en de gierhoek circa 22 graden. Na het neerkomen wordt de gierhoek weer kleiner en rijdt de personenauto weer naar de barrier terug.

De uitrjhoek is 9 graden. Deze uitrjhoek valt binnen de toegestane uitrij-box uit NEN-EN 1317-2. De berekende ASI-waarde bedraagt 1,36 en ligt daarmee onder niveau B (1,4). De berekende THJV-waarde bedraagt 28,2 kin/uur en ligt daarmee onder de toegestane THTV-waarde van 32,4 km/u. De personenauto is door de aanrijding zwaar beschadigd (zie Foto 6, Bijlage 2). De schade komt overeen met de VCDI index RS00000 11, zie NEN-EN 13 17-1.

De schade aan de stalen STEP-barrier is licht, slechts vegen en krassen (zie Foto 7, Bijlage 2). De maximale vervorming/uitbuiging van de barrier bedraagt statisch circa 1 centimeter (zie Foto 8, Bijlage 2). Uit de H.S.-opnamen valt af te leiden, dat de elastische uitbuiging klein blijft, circa 20 mm bedraagt.

De bus wordt in korte tijd, circa 0,6 seconde, omgeleid. De contact-lengte tussen bus en barrier bedraagt hierbij ongeveer 5,5 meter. Zowel sporen van de banden als van het plaatwerk van de bus zijn over de volle hoogte van de barrier waar te nemen.

De bus komt tijdens de aanrijding met de linker wielen los van het wegdek: eerst het voorwiel en daarna de achterwielen (zie Foto 9, Bijlage 2). tijdens de primaire aanrijding krijgt de bus een rol-beweging van ongeveer 10 graden naar de barrier toe. Uit de H.S.-opnamen valt af te leiden, dat de ankerbouten van de verankering van element 6 uit de betonplaat worden getrokken. Ook de verankeringen van elementen 5 en 4 komen omhoog, het asfalt bolt iets omhoog. De barrier krijgt hierdoor een kleine rolbeweging naar achteren.

Wanneer de achterkant van de bus in aanraking komt met de barrier (het zogenaamde 'rear-end'-effect), wordt de rol-hoek iets groter: ongeveer 15

(8)

Verankering element 5:

- asfalt ter plaatse van de verankering omhoog gekomen en gescheurd. - ankerbouten en verlijming intact.

- moeren vast.

Element 5:

- geringe schade.

Verankering element 6:

- ankerbouten 1 en 2, moer van ankerbouten getrokken. - ankerbouten 1 en 2, ca 120 mm uit beton gefrokken. - ankerbouten 1 en 2, beton verbrokkeld.

- ankerbouten 3 en 4, ca 50 mm uit beton getrokken.

- ankerbouten 3 en 4, beton verbrokkeld en ankerbouten naar achteren verbogen.

- Stuik op ankerbouten waarneembaar. Element 6:

- blijvende tordering element ca 6 graden.

- zijdelingse verplaatsing ca 120 mm, 40 mm statisch en 80 mm dyna-misch.

- verbinding tussen element 6 en 7 geen stuik. Verankering element 7:

- ankerbouten 1 en 2, moeren ca 10 mm over ankerbouten getrokken. - ankerbouten 1 en 2, 21 mm uit beton getrokken.

- ankerbouten 3 en 4, moeren los ankerbouten naar achteren verbogen. Element 7:

- verbinding tussen element 7 en 8 op stuik belast. - bouten in voet ca 3 mm afgeschoven.

kleine knik in element. Samenvatting resultaten

De stalen STEP-barrier, met elk element aan het wegdek verankerd, voldoet aan het 'higher containment level' H2. De benodigde 'working width level W' voor de stalen STEP-barrier, met elk element aan het wegdek verankerd, bedraagt W2 (^ 0,8 meter). Deze maat wordt verkregen door de maximale statische uitbuiging van de barrier en de breedte van de barrier op te tellen, 0,12 + 0,54 = 0, 66 meter.

(9)

7. Conclusies

De STEP-barrier moet voldoen aan het 'higher containment level' H2. De daarbij vereiste proeven zijn TB 11 en TB 51.

De TB 11-test is een test met een lichte personenauto met een massa van 900 kg en met een snelheid van 100 km/uur en een inrjhoek van 20 graden. De TB 51-test is een test met een bus met een massa van 13000 kg en met een snelheid van 70 kin/uur en een inrijhoek van 20 graden.

Uit beide proeven blijkt dat de stalen STEP-barrier, met elk element aan het wegdek verankerd, aan de gestelde eisen (hoofdstuk 2) voldoet. De lichte personenauto vertoont geen neiging tot omrollen of tot een rol-over. Tijdens de aanrijding gedraagt de personenauto zich stabiel. De ASI-waarde voldoet aan de NEN-EN-norm. De maximaal toegestane waarde bedraagt 1,4 en de berekende waarde bij de proef bedraagt 1,36. Ook de TRIV-waarde voldoet aan de NEN-EN-norm. De maximaal toegestane waarde bedraagt 32,4 km/uur en de berekende waarde bij de proef bedraagt 28,2 km/uur. De aanrijding met de bus verloopt naar wens. De bus breekt niet door de barrier heen, noch worden er stukken uit de barrier gereden. De rolhoek bedraagt maximaal 25 graden.

De maximale statische uitbuiging van de barrier bij de aanrijding met de personenauto bedraagt 10 mm en bij de aanrijding met de bus bedraagt de maximale statische uitbuiging 120 mm.

Als algemene conclusie wordt gesteld, dat de stalen STEP-barrier, met elk element aan het wegdek verankerd, voldoet aan het 'higher containment level' H2.

De benodigde 'working wicht level W' voor de stalen STEP-barrier, met elk element aan het wegdek verankerd, bedraagt W2 (^ 0,80 meter).

(10)

Quincy, R., Mounier, B.,Yagüe, N. & Mounier, H. (1996b).

STEP-barrier in steel SWOV. L.I.E.R Laboratoire d'essais Inrets

Equipe-ments de la Route. SWO/STB-06/104.

Quincy, R., Mounier, B.,Yagüe, N. & Mounier, H. (1996c).

STEP-barrier in steel SWOV. L.I.E.R Laboratoire d'essais Inrets

Equipe-ments de la Route. SWO/STB-07/124.

(11)

Bijlage 1 Afbeeldingen 1 tim 6

Overzicht verstijving element van 'oude' en 'nieuwe' stalen

STEP-barrier

2. Overzicht verankering element van 'öude ' en 'nieuwe' stalen

STEP-barrier.

3. Overzicht nieuwe stalen STEP-barrier, koppeling en verankering.

4. Overzicht nieuwe stalen STEP-barrier, verstijving element.

5. Overzicht plaats betonplaat en schematisch plaats verankering

stalen STEP-barrier.

6. Overzi cht plaats proefankers ten opzichte van verankering stalen

STEP-barrier.

(12)

0 Pl 006 s5g 't 0 '0 Q) -d iii 'II CJ) 0) i-1 0) 0)

a)

-H

a)

r1 ('j 04 (1) 0) H

u

t)) 0) 0

(13)

9 _0,'; x 9 1-t1 ---• 1 - T.--9 1 00€ t

r-ij

1 1-

_t' ( oo,\

/

TI3I

II t Q ii iT ri a _II _t X o 0 0 0 - e' -. .1 0 :;9' :.;; Doorsnede 1-1 0) r1 ft

'9

E-' (1) 0) H cl) cl) 0) 1-1 (Ii

'9

çi:l (t) Ii) H tJ) 0) 0

(14)

5

x - - - - ___ _____________iI 1 ______-_--=--_-i--j BOVE NA ANZ CH T 1OP-(W

n

- L -iii -- _II IJ VOORAANZICHT -- - F0c141.VCW S 0 CROSS SECTION C-C Coupling of barriers by

oupling plates Alle koppel-platen TOOx6xlengte Doorsnede //A11 coupling-plates 3OO8xlerigth Koppeling Barri /

Koppelplate _, Round head keybolt Bokopboufen met Nok , _{M16i.O t 52 stuks 1} __ 52 pcs.

Ii

LJ\L

Section Ooorsnede 0-0 Montage-gat en Ankerplaat Assembly- hole and anchor-plale

flflJ

-\u

.O.J _\ %Il-e 70,1e

/ \

'.ii' _/' W.u,., -0,.e 75.1e :mu

P'l 20O'

*,,.?-%t(4. Y)O,i()

*-.p.

ÇO, CwI.tt 1t%ee &M ' '0 5e1(0 01e Tm.nO . oae-1693, rijkswaterstaat 1 i1eu'u.lOe,7

bmx,dfll rJ Ildeag ,Iabo

et1In.onee

(15)

_

_ _____________

tettt PLIT eoxe

'i-'

r'

J__= -::E f T -T It

TTTT

T:ZTi1II1i:

[_j."veraraterin e Atstelcoet c e_{__ afsluiten d.m.v.} 1 deksel t '0 M_i.ca. 1 t -(lotidbyl :i-t 0 _ _-L!

:-

- - - -

H-

- - - - - - - --_ÇI___ ---- It __________________________ __________________________ -. BOVENAANZICHT 10e_new '0 0 0 0 0 0 VOORAANZICHT L__1,A PRaat-new View in drection Aanzicht cOtQenn. pijl

-P-_]

NOOT

NOTE

Materialkwatieit Mterat soectcatan

f..i'/ Kit t. 3i.V D (D 05 (.6 bo.flaeQ 0, t 6.6 &oV t'cc.,K 'trr,VI.t., ti.,lrg 0 •

lrrascr,rt,rd..n .cg.01 DEN VIS In.,',' ix..cÇ vcr,crç wn fl15 * Lpnrt 104

Giwo ininoct • i,w).VII IO

bflgw 034 Ç'4I tINt Fr &tfltraI VS. Dc. IK. ', OniltiFfl?t*1DNKF fl00%-lefinu - _O06-I6Nt9 0 rijkswaterstaat cIfc.tc.ç 0t _______________-RI(S-5I(P-RDPRIR56(5 KIi.eHl 54,45. 5455 iu;S(; tc2 (PRO) EMIR

1_W€L0S I5**&ESS OTKEEWISE View -P-Aanzicht .f'_ Seclion 8-8 Doorsnede 8-8 Montage-gat en Ankerplaat

Assembty- liole and anchor-plate

Secton A-A Doorsnede A-A

(16)

t

1

1 • OoO • 11000 SITUATIE PROEFOPSTELLPG II BOVENAANZICHT versie : 03-05-1996 rïJkswôtstsI I4.I4.4W4 •ll. l1mIl

b.I,l..I •1 d.lInç $laLb.

Rw$-0TIP.IAPRR (STAAIJ

F LXAT( *1 ]'IF III II bi, II'!

g -.-- _*

--i---'L.---!-E1 I-+i+

IMC(R% MOl jsoj

L1

AIERSM24

(17)

asfalt _{beton asfalt}

'1

_J

7 7 6,5 8 6,5 7 6 6 19 16 7,5 5 7 8,5 7,5 7 7 7 cm 6000 6000 5900 5450 5450 5450 5450 5450

Iioo

1

5450 5450 5550 6000 6000 6000 6000 6000 1-•-

S-1

S - - - _____-_____ - t B 8 B A A A A A A _{A A}

TV

8 8 8 8 B 8

NU

TYPE A TYPE B

_

STR. 00x30 tg..250

-

+

_

+

L

l

_T

-D

0

l--

__

--

RIER

--S m

f

isoI

isoj

ANKERS M26_ _ ANKERS H24 SITUATIE PROEFOPSTELLING 3 x 6000 • 18000 9 x 5450 • 49050 6 6000 • 36000

t

5x5450 1 3 x 5450 ________________________ NUL-PUNT

(18)

Bijlage 2 Foto's 1 tlm 24

1. Boren gat pro efanker.

2. Pro efanker B geljmd.

3. Proefopstelling trekproef.

4. Personenauto tijdens aanrijding.

5. Personenauto tijdens aanrijding.

6. Schade personenauto aan voorzijde.

7. Overzicht botspunt stalen STEP-barrier na aanrijding.

8. Stalen STEP-barrier na aanrijding.

9. Bus tijdens aanrijding.

10. Bus tijdens aanrijding.

11. Schade bus aan voorzijde.

12. Schade bus aan achterzijde.

13. Overzicht botspunt stalen STEP-barrier na aanrijding.

14. Stalen STEP-barrier na aanrijding.

15. Verankering bij koppeling elementen 6 en 7.

16. Verankering bij koppeling elementen 5 en 6.

17. Verankering element 5 na de aanrijding.

18. Verankering element 5 na de aanrijding.

19. Verankering element 6 na de aanrijding.

20. Verankering element 6 na de aanrijding.

21. Verankering element 7 na de aanrijding.

22. Verankering element 7 na de aanrijding.

23. Koppeling tussen elementen 6 en 7 aan botszijde.

24. Vervorining element 7.

(19)

L 1- 1 -4- .,-.' 4 4. _p ;;-,-- 1 1 ) 4-_

:

: r V.. -• .. ....4 .-. 4 44 -r' 4. _-; j ..:. -; 1 .- -. flJ -. - -S -. .

Foto 1.

Boren gat proefanker.

(20)

/

TT

-h

H

(21)

--

==--Foto 4.

Personcnauto tijdens a(mrjding.

(22)

(23)

-:

.

I

Foto 7. Overzicht botspun vtalen.

STEP-burrier na aanrijding.

T:

FOt?.1;Sra1ef1 STEP-barrier na

(24)

--« ':'.i:---' -1 - 1 • -LJ

1 Foto 9.

Rus tijdens aanrijding.

(25)

Foto 12. Sdiade bus aan achterzijde.

(26)

•. :

Foto

13.

Overzichtbotspunt staLen

STEP-barrier naarlrij/(nç

Foto 14. Stalen SiEF'barrirr na

a,zrijding.

'

-I

*t 1•

(27)

-i»i kuppe!ing â -. ii.11.t III1r:I.

j•

J • ---. -- "---/ -- - -,- , -r-- •- ¶___. 1 -- -- -- -- - - --1e _._- 1 je- r

;':«

" " lopp&w ,

(28)

1

OtU 1 7. 'r!ik'ri!; eleineilt 5 na de tanrijJing

(29)

û ____ _________

L

__________

1.

______________________

:

o i 9. y' rin t flk' '!Cit'.'it 0flatJe aw' 'ijding.

(30)

''l

Foto 2 Verankering element 7 ;a de a(mrjdiJç.

Foto 22. Verwkcring element 7 na de aan rijdeig.

(31)

H.

-jI .

1

' - - 1 -- - ' _jii

y' y' -1 1 -

LwrujII

1' 1 - - 4 - .-.-4 It _)»4L₁ 1 t 1 -:4' ç-. .... ,... .1..., v -'• . '.• .-. ::. Y' '.

-

' «1

Â

.-Ç-.

-t1 - - 4' _4411 4 t

Foto 23. Koppeling tussen elementen 6 en 7 aan botszijde.