Improvement of Portable Concrete Barrier Design Using Computational Mechanics

Abstract

Concrete safety barriers have been employed broadly in Italy since the 1980s, particularly on highways and freeways. Safety barrier homologation and design standards have not yet precisely determined specific fields of application or modality of installation, in particular for concrete barriers. Such barriers have sometimes been judged too rigid and, therefore, inadequate to pass crash tests conducted with lightweight vehicles. No changes have been made nor have new designs (cross-section shape and size) been developed in the past 20 years. For all those reasons, the possibility of achieving better overall performance with concrete barriers has been investigated (containment of heavy vehicles and lower accelerations on occupants of lightweight vehicles). One design proposal for these modular systems is to use lightweight concrete and make the element shorter than the one that is usually adopted in Italy. In that way, the higher lateral deformability of the barrier could lead to a greater dissipation of energy, with a resulting decrease in the dynamic effects for users, maintaining a good containment capability in the high-energy crash tests. In this paper, this new design is evaluated with virtual crash tests carried out with LS-DYNA, a finite element code. The model has been previously validated by comparing results of an actual crash test (using the existing Italian concrete barrier design) with the virtual crash test performed under the same conditions.

Bridge Expansion Joint in Road Transition Curve: Effects Assessment on Heavy Vehicles

“…The test vehicle model ( Figure 8) was initially built to perform roadside hardware crash test simulations [35][36][37]. It is the IVECO FIAT 180 NC, IVECO (Group CNH Industrial), Torino, Italy, 4-axle heavy goods vehicle, with a net mass of 10,560 kg and a total mass of about 30,000 kg.…”

Diseño de una nueva barrera continua de hormigón "in situ"

“…La barrera in situ se comporta como elemento rígido ante el impacto de un vehículo, mientras que en las prefabricadas puede variar según varios aspectos de carácter tecnológico. En este sentido, según la fijación empleada entre los elementos prefabricados y la sujeción con el suelo, las barreras prefabricadas pueden presentar cierta flexibilidad ante el choque (Bonin et al, 2004).…”

“…Briglia et al (1983), Sturt y Fell (2009) y Hafeez et al (2012) ponen de manifiesto que las barreras de hormigón tienen un mayor índice de severidad frente al impacto que en el caso de barreras metálicas. En este sentido, la investigación realizada por Bonin et al (2004) refleja la necesidad de diseñar una barrera por módulos de hormigón (barrera prefabricada) para reproducir en cierto grado el comportamiento de las barreras metálicas y garantizar así un índice de severidad frente al impacto más reducido. Como contrapartida, la barrera prefabricada de hormigón requiere la reposición de los módulos dañados tras el evento de impacto.…”

“…Harrison (2004) hace el balance energético teniendo en cuenta que el choque entre vehículo y barrera se asimila a un resorte con un cierto coeficiente elástico. Otros balances energéticos más complejos que tienen en cuenta la energía disipada debido al impacto, son los propuestos por Bonin et al (2004), Jiang et al (2002Jiang et al ( y 2004. Bonin et al (2004) proponen que el trabajo realizado por la fuerza de impacto a causa del desplazamiento es igual a la energía disipada de la barrera.…”

“…Otros balances energéticos más complejos que tienen en cuenta la energía disipada debido al impacto, son los propuestos por Bonin et al (2004), Jiang et al (2002Jiang et al ( y 2004. Bonin et al (2004) proponen que el trabajo realizado por la fuerza de impacto a causa del desplazamiento es igual a la energía disipada de la barrera. Para ello se emplean coeficientes de rozamiento y ángulos de rotación estimados.…”