LUẬN văn đại học PHÂN TÍCH và SO SÁNH ỨNG xử của các LOẠI rào CHẮN AN TOÀN KHI CHỊU VA CHẠM của PHƯƠNG TIỆN

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA KỸ THUẬT GIAO THÔNG BỘ MÔN KỸ THUẬT HÀNG KHÔNG -o0o - LUẬN VĂN ĐẠI HỌC PHÂN TÍCH VÀ SO SÁNH ỨNG XỬ CỦA CÁC LOẠI RÀO CHẮN AN TOÀN KHI CHỊU VA CHẠM CỦA PHƯƠNG TIỆN SVTH: MAI NGUYỄN HOÀNG NAM MSSV: 1712240 GVHD: PGS TS LÝ HÙNG ANH TP HỒ CHÍ MINH, tháng 02 năm 2022 –3– –4– Lời cam kết Tôi cam kết: - Đây luận văn tốt nghiệp thực - Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố công trình khác - Các đoạn trích dẫn số liệu kết sử dụng để so sánh luận văn dẫn nguồn có độ xác cao phạm vi hiểu biết –5– –6– Lời cảm ơn Lời đầu tiên, xin chân thành cảm ơn PGS TS Lý Hùng Anh, thầy tận tình hướng dẫn, bảo ln có phản hồi tỉ mỉ thời gian nhanh nhằm giúp tơi suốt thời gian qua để hồn thành luận văn Tơi xin cảm ơn quý thầy cô Bộ môn Kỹ thuật Hàng không – Đại học Bách khoa Tp Hồ Chí Minh tạo điều kiện tốt giúp tơi hồn thành khóa luận Mặc dù cố gắng hoàn thành luận văn phạm vi khả Tuy nhiên khơng tránh khỏi thiếu sót Tơi mong nhận cảm thơng tận tình bảo q thầy tồn thể bạn Mai Nguyễn Hồng Nam –7– –8– Tóm tắt luận văn Rào chắn an tồn thiết bị vơ cần thiết tuyến đường giới Nhờ loại rào chắn an toàn, số lượng ca tử vong tai nạn giao thông giảm rõ rệt Tuy nhiên, chưa có nhiều nghiên cứu xem xét ứng xử loại rào chắn bị phương tiện va chạm Việc nghiên cứu ứng xử loại rào chắn giúp đưa đánh giá cần thiết nhằm cải tiến loại rào chắn có cách sử dụng phù hợp Trong luận văn này, ba loại rào chắn thông dụng rào chắn dạng cáp, rào chắn bê tơng rào chắn dạng sóng W sử dụng Sau tiến hành mô va chạm phương tiện với loại rào chắn vận tốc khác nhau, kết luận đánh giá đưa Từ khóa: Rào chắn an tồn, rào chắn dạng cáp, rào chắn bê tơng, rào chắn dạng sóng W, ứng xử –9– Abstract Safety barriers are essential equipment on every road in the world Thanks to various types of safety barriers, the number of deaths from traffic accidents has decreased markedly However, there have not been many studies looking at the tension of these types of barriers when being hit by vehicles Studying the tension of barriers helps to make the necessary judgments to improve barrier types or have appropriate uses In this thesis, the three most common types of barriers such as cable median barriers, concrete barriers and W-beam guardrail will be used After conducting collision simulation between vehicles with these types of barriers at different speeds, appropriate conclusions and assessments will be made Keywords: Safety barriers, cable median barriers, concrete barriers, W-beam guardrail, tension – 10 – KẾT QUẢ Sau va chạm, xe có xu hướng lướt dọc theo rào chắn trở lại đường vận tốc 80 km/h 100km/h Các trường hợp xe không leo/vượt rào chắn Lực tổng hợp tác động lên rào chắn: Bảng Tổng lực tác dụng lên rào chắn bê tông vận tốc khác 80 km/ h 100 km/ h 120 km/ h Mô men tổng rào chắn: Mai Nguyễn Hoàng Nam 55 KẾT QUẢ Bảng Tổng mô men rào chắn bê tông vận tốc khác 80 km/ h 100 km/ h 120 km/ h Khác với hai loại rào chắn lại, rào chắn bê tơng phù hợp đặt nhằm ngăn chặn phương tiện ngược chiều Mai Nguyễn Hoàng Nam 56 KẾT QUẢ 4.3 Kết mô rào chắn dạng sóng W Sau tiến hành mơ va chạm, phương tiện va chạm với rào chắn xuất hình ảnh sau: Bảng 10 Hình cắt nhìn từ xuống mô va chạm xe rào chắn sóng W sau lược bỏ phương tiện Vận tốc Hình cắt không xe Hình cắt có xe 80 km/h 100 km/h 120 km/h Từ hình dạng va chạm mơ phỏng, so sánh với kết mô tài liệu liên quan, ta thấy tác động phương tiện va chạm vào rào chắn tương đồng Mai Nguyễn Hoàng Nam 57 KẾT QUẢ Tuy nhiên, mô khác loại phương tiện, khối lượng, vận tốc góc nên so sánh trực định tính trình va chạm cách tương đối Hình 28 Tài liệu mô liên quan xe va chạm với rào chắn dạng sóng W[ CITATION Tso151 \l 1033 ] Lực tổng hợp tác động lên rào chắn: Bảng 11 Tổng lực tác dụng lên rào chắn sóng W vận tốc khác 80 km/ h 100 km/ h Mai Nguyễn Hoàng Nam 58 KẾT QUẢ 120 km/ h Mô men tổng rào chắn: Bảng 12 Tổng mơ men rào chắn sóng W vận tốc khác 80 km/ h 100 km/ h Mai Nguyễn Hoàng Nam 59 KẾT QUẢ 120 km/ h 4.4 So sánh So sánh chuyển vị ba loại rào chắn: Bảng 13 Chuyển vị ba loại rào chắn 80 km/h Dải màu 100 km/h 120 km/h Thấp Cao Cáp Bê tơng Sóng W Mức độ chuyển vị cho thấy rào chắn dạng cáp có tính an tồn cao biến dạng lớn hấp thụ lực tác động lớn Mai Nguyễn Hoàng Nam 60 KẾT QUẢ Rào chắn bê tơng gây nguy hiểm cho người ngồi phương tiện gần không biến dạng Tuy nhiên rào chắn bê tông lại đáp ứng chức không cho phương tiện va chạm lần hai Mai Nguyễn Hoàng Nam 61 KẾT QUẢ Chương Kết luận hướng phát triển 5.1 Kết luận Có thể thấy, lực tác động lớn dần thời gian cuối va chạm rào chắn dạng cáp tính chất dây cáp sau biến dạng phục hồi lại Đối với rào chắn bê tông, thấy loại rào chắn cứng cáp Do phương tiện va chạm, lực tác động tăng dần tiếp xúc rào chắn, giảm dần sau tính chất cứng bê tông khiến cho phương tiện chuyển hướng lại đường Nên ý loại rào chắn bê tông di chuyển được, nối trụ bê tông lại với khớp có mơ ma sát bê tông đường Đối với dạng rào chắn bê tông khác, tùy thuộc vào loại bê tơng, góc va chạm… mà rào chắn bị phá hủy, gây lật phương tiện Rào chắn dạng sóng W đáp ứng tốt tiêu chí an toàn Ngoài ra, cần phải đánh giá tác động lực ma sát chắn khác ô tô Điều cho ảnh hưởng đến chuyển động xe sau va chạm Mặc dù đánh giá an toàn cho phương tiện ô tô, song, thử nghiệm chưa bao gồm xe máy Đối với xe máy, cấu trúc chắn quan trọng khả hấp thụ lượng Điều người điều khiển xe mô tô bị ngã lướt qua đường lái xe để không bị mắc vào trụ cố định rào chắn Mỗi loại rào chắn có vị trí hư hỏng khác khó xác định Vì nghiên cứu chuyên sâu loại rào chắn, phải đánh giá nghiên cứu riêng biệt thông qua số liệu khảo sát cho vụ va chạm loại rào chắn Mai Nguyễn Hoàng Nam 62 KẾT QUẢ Đây đề tài lớn cần tiếp tục thực với nhiều trường hợp khác (được nêu rõ phần hướng phát triển) để có đánh giá tổng quan, xác phù hợp 5.2 Hướng phát triển Các liệu có luận văn cịn hạn chế Để có số liệu đầy đủ đưa phân tích xác nhất, cần xây dựng hệ thống liệu với nhiều trường hợp Cụ thể, dịng xe hệ thống liệu cần có đủ dòng xe Sedan, SUV, Pickup Truck với khối lượng khác nên cập nhật mẫu xe để phù hợp với thực tế Tuy nhiên, điều khiến liệu mơ trở nên nặng Đồng thời, góc va chạm nên gia tăng khoảng từ 15-30 độ với nhiều trường hợp thay đổi nhiều giá trị vận tốc Các góc hẹp từ sử dụng cho phương tiện làm xây xước nhẹ rào chắn, góc rộng từ sử dụng cho phương tiện phá hủy phần toàn rào chắn liên kết chúng Mẫu rào chắn dạng lăn ngày sử dụng rộng rãi tính an tồn Mặc dù chưa có mô phần tử hữu hạn loại rào từ nhà cung cấp, song, xem xét thiết kế vẽ để mơ thử trường hợp Tài liệu tham khảo - References Mai Nguyễn Hoàng Nam 63 KẾT QUẢ [1] U D o Transportation, "Motor vehicle traffic crashes as a leading cause of death in the United States," National Highway Traffic Safety Administration, USA, 2016 [2] A M M & M R & K Ksaibatib, "Investigating the relationship between crash severity, traffic barrier type, and vehicle type in crashes involving traffic barrier," Journal of Traffic and Transportation Engineering, vol 7, no 1, pp 125-136, 2020 [3] L T Phong, "Từ 14.000 giảm cịn 7.000 người chết tai nạn giao thông năm," Báo Lao Động, 10 2021 [Online] Available: https://laodong.vn/sukien-binh-luan/tu-14000-giam-con-7000-nguoi-chet-vi-tai-nan-giao-thong-moinam-879464.ldo [4] T L H T Trung tá, "Tình hình, đặc điểm tai nạn giao thơng đường Việt Nam năm 2017," Cảnh sát nhân dân, 2018 [Online] Available: http://csnd.edu.vn/tin-tuc/tinh-hinh-dac-diem-tai-nan-giao-thong-duong-bo-taiviet-nam-nam-2017-44.html [5] V Điệp, "8 dự án giao thông quan trọng Bộ GTVT triển khai," Vietnam.net, 22 12 2021 [Online] Available: https://vietnamnet.vn/vn/thoisu/8-du-an-giao-thong-quan-trong-sap-duoc-bo-gtvt-trien-khai-803262.html [6] T L H T Trung tá, "Tình hình, đặc điểm tai nạn giao thông đường Việt Nam năm 2017," Cảnh sát nhân dân, 2018 [Online] Available: http://csnd.edu.vn/tin-tuc/tinh-hinh-dac-diem-tai-nan-giao-thong-duong-bo-taiviet-nam-nam-2017-44.html [7] SafeSite, "How Do Traffic Barriers Work?," SafeSite Facilities, [Online] Available: https://www.safesitefacilities.co.uk/knowledge-base/traffic-barrierswork [8] AASHTO, "Cable Median Barrier," American Association of State Highway and Transportation Officials, [Online] Available: http://aii.transportation.org/Pages/CableMedianBarrier.aspx#:~:text=Cable %20median%20barriers%20(CMB)%20are,motorists%20on%20today's %20congested%20highways [9] Gibraltar, "TL-4 Three Cable," Gibraltar Cable Barrier Systems , [Online] Mai Nguyễn Hoàng Nam 64 KẾT QUẢ Available: https://gibraltarglobal.com/products/tl-4-three-cable/ [10] FHWA, "Median Barriers," Federal Highway Administration, 19 11 2021 [Online] Available: https://safety.fhwa.dot.gov/provencountermeasures/median_barrier.cfm [11] O Safety, "Concrete Barriers: Advantages & Disadvantages," OTW Safety, [Online] Available: https://otwsafety.com/blog/concrete-barriers/ [12] F Fencing, "Concrete Crash Barrier Specifications," Fortress Fencing, [Online] Available: https://fortressfencing.com.au/about-us [13] M F B M Zain, "Concrete road barriers subjected to impact loads: An overview," scielo.br, 2015 [14] K A G A G a E K Ž Butāns, "Road Safety Barriers, the Need and Influence on Road Traffic Accidents," Materials Science and Engineering, 2015 [15] SHINDO, "Open Type Guardrail for Roadside," SHINDO INDUSTRY CO., LTD., [Online] Available: https://shindosafety.com/sb3_standard/ [16] C.-C L T.-T T Tso-Liang Teng, "Effect of various W-beam guardrail post spacings and rail heights on safety performance," SAGE Journals, 2015 [17] C.-C L T.-T T Tso-Liang Teng, "Effect of various W-beam guardrail post spacings and rail heights on safety performance," Advances in Mechanical Engineering, 2015 [18] Titi, "Rào chắn cực thơng minh cứu sống người tai nạn giao thơng," TRÍ THỨC TRẺ , 11 12 2017 [Online] Available: https://kenh14.vn/rao-chan-cuc-thong-minh-co-the-cuu-song-biet-bao-nguoitrong-tai-nan-giao-thong-20171210030807747.chn [19] TCO, "Rào chắn lăn & Rào chắn an toàn," Qingdao TaiCheng transportation facilities Co.,Ltd., [Online] Available: http://vietnamese.rollercrashbarrier.com/ [20] B V Tấn, "Ứng dụng rào chắn “thơng minh” góp phần giảm thiểu hậu tai nạn giao thông cung đường tử thần," Sở Giao thông Vận tải Đà Nẵng, [Online] Available: https://dangkiemdanang.com.vn/Xemtin.aspx? baivietId=513 [21] V.Q, "Công nghệ hộ lan bánh xoay giúp giảm tai nạn giao thông đường đèo dốc," Bộ Giao Thông Vận Tải, 11 10 2019 [Online] Available: Mai Nguyễn Hoàng Nam 65 KẾT QUẢ https://mt.gov.vn/vn/tin-tuc/62845/cong-nghe-ho-lan-banh-xoay-giup-giam-tainan-giao-thong-duong-deo-doc.aspx [22] E C f Standardization, "European Standard EN 1317-1," European, 2010 [23] C.-C L C.-Y H C.-J S T T T Tso-Liang Teng, "Impact Performance of Wbeam Guardrail Supported by Different Shaped Posts," International Journal of Mechanical Engineering and Applications, vol 4, no 2, pp 59-64, 2016 [24] Ansys, "LS-DYNA," Ansys, 2020 [Online] Available: https://www.lstc.com/ [25] U o Cambridge, " Tensors in Materials Science," University of Cambridge, 14 2008 [Online] Available: https://www.doitpoms.ac.uk/tlplib/tensors/what_is_tensor.php#:~:text=Tensors %20are%20simply%20mathematical%20objects,is%20a%20first%20rank %20tensor [26] Cambridge, "What is a Tensor?," University of Cambridge, [Online] Available: https://www.doitpoms.ac.uk/tlplib/tensors/what_is_tensor.php#:~:text=Tensors %20are%20simply%20mathematical%20objects,is%20a%20first%20rank %20tensor [27] "Tenxơ gì? Chi tiết Tenxơ update 2021," LATIMA, [Online] Available: https://latima.vn/wiki-tenxo-la-gi-chi-tiet-ve-tenxo-update-2021 [28] L Davidson, "Tensors," in Numerical Methods for Turbulent Flow, 2011, pp 59-69 [29] "Kronecker Delta," Wolfram MathWorld, [Online] Available: https://mathworld.wolfram.com/KroneckerDelta.html [30] T L H Anh, "Basic elasticity," [Online] Available: http://e- learning.hcmut.edu.vn/pluginfile.php/862509/mod_resource/content/1/PART_0 1_BASIC%20ELASTICITY.pdf [31] R Gopal, "Compressive Stress," Corrosionpedia, 10 2021 [Online] Available: https://www.corrosionpedia.com/definition/6346/compressive- stress#:~:text=Compressive%20stress%20is%20a%20force,to%20failure %20due%20to%20tension [32] P T L H Anh, "Cơ Kết Cấu Giao Thông," [Online] Available: http://elearning.hcmut.edu.vn/pluginfile.php/862512/mod_resource/content/1/Co Mai Nguyễn Hoàng Nam 66 KẾT QUẢ %20ket%20cau.pdf [33] Birmingham, "What does the Young's Modulus tell us about a material?," University of Birmingham, [Online] Available: https://www.birmingham.ac.uk/teachers/study-resources/stem/Physics/youngsmodulus.aspx#:~:text=The%20Young's%20modulus%20(E)%20is,%CE %B5%20%3D%20dl%2Fl) [34] P T L H Anh, "CƠ KẾT CẤU GIAO THÔNG," [Online] Available: http://elearning.hcmut.edu.vn/pluginfile.php/862512/mod_resource/content/1/Co %20ket%20cau.pdf [35] MasayukiKamaya, "Ramberg–Osgood type stress–strain curve estimation using yield and ultimate strengths for failure assessments," International Journal of Pressure Vessels and Piping, vol 137, pp 1-12, 2016 [36] "Understanding Tensile Strength," The Gund Company , [Online] Available: https://thegundcompany.com/understanding-tensile-strength [37] C.-C L T T T Tso-Liang Teng, "Development and validation of a finite element model for road safety barrier impact tests," SAGE Journals, vol 92, no 6, 2016 [38] AASHTO, "Cable Median Barrier," [Online] Available: http://aii.transportation.org/Pages/CableMedianBarrier.aspx [39] "Cable Median Barrier," [Online] Available: http://web.archive.org/web/20151207212903/http://www.ncac.gwu.edu/vml/arc hive/ncac/roadside/cable-v2a.pdf [40] G B A E L M a H T Dhafer Marzougui, "Evaluation of Portable Concrete Barriers Using Finite Element Simulation," Transportation Research Record 1720 [41] R K J R R B T R R P S a K H A Faller, "DEVELOPMENT OF A TL-3 F-SHAPE TEMPORARY CONCRETE MEDIAN BARRIER," MwRSF Research Report, 800 Lincoln Way, Ames, Iowa 50010, 1996 [42] C.-C L a T.-T T Tso-Liang Teng, "Effect of various W-beam guardrail post spacings and rail heights on safety performance," SAGE, 2015 [43] R Thomson, "Performance of deflecting concrete highway barriers," Doctor Mai Nguyễn Hoàng Nam 67 KẾT QUẢ dissertation, British Columbia , 1996 [44] J B a H Fang, "Finite element modelling of cable median barriers under vehicular impacts," Conference: SUSI 2010, 2010 [45] G X C C A K Jian Yanga, "Crash performance evaluation of a new movable median guardrail on highways," ELSEVER, 2019 [46] J H Bell and R D Mehta, "Contraction Design for Small Low-speed Wind Tunnels," National Aeronautics and Space Administration (NASA), Stanford, CA 94305, 1988 [47] J B Barlow, W H Rae and A Pope, "Wind Tunnel Design," in Low-speed Wind Tunnel Testing, John Wiley & Sons, 1999 [48] F M White, Fluid Mechanics, 4th ed., McGraw-Hill, 2000 [49] R D Mehta, "The Aerodynamic Design of Blower Tunnels with Wide-angle Diffusers," Prog Aerospace Sci., vol 18, pp 59-120, 1978 [50] ANSYS, Inc., ANSYS FLUENT Theory Guide, 2011 [51] H J Thornburg, "Overview of the PETTT Workshop on Mesh Quality/Resolution, Practice, Current Research, and Future Directions," AIAA paper no 2012-0606, 2012 [52] ANSYS, Inc., ANSYS FLUENT User Guide, 2011 [53] A Pimpin and A Bunyajitradulya, "The Design and Development of the FMRL 60x18 cm2 Wide-Angle Screened-Diffuser Blower Tunnel," Bangkok, 1999 [54] R Basak, D Mitra and M A, "Design of Various Components of an Open Circuit Blower Tunnel without Exit Diffuser," International Journal of Advances in Science and Technology, Vols Vol 2, No.6, 2011 [55] "GIZ Renewable Energy Project," 2012 [Online] Available: http://www.renewableenergy.org.vn/index.php?page=renewable-energy-invietnam [56] A Bunyajitradulya, "Wind Tunnel and Wind Tunnel Flow Quality, and Flow Visualization," Bangkok, 2010 [57] R Mehta and P Bradshaw, "Technical Notes: Design Rules for Small Low Speed Wind Tunnels," The Aeronautical Journal of the Royal Aeronautical Society, pp 443-447, November 1979 Mai Nguyễn Hoàng Nam 68 KẾT QUẢ Mai Nguyễn Hoàng Nam 69 ... chắn an toàn - với góc va chạm vận tốc khác Phân tích ứng xử loại rào chắn chịu va chạm phương tiện, từ đưa đánh giá, kết luận 1.3 Ý nghĩa thực tiễn Bằng việc phân tích ứng xử loại rào chắn an. .. bị phương tiện va chạm Việc nghiên cứu ứng xử loại rào chắn giúp đưa đánh giá cần thiết nhằm cải tiến loại rào chắn có cách sử dụng phù hợp Trong luận văn này, ba loại rào chắn thông dụng rào chắn. .. cáp, rào chắn bê tông rào chắn dạng sóng W sử dụng Sau tiến hành mô va chạm phương tiện với loại rào chắn vận tốc khác nhau, kết luận đánh giá đưa Từ khóa: Rào chắn an tồn, rào chắn dạng cáp, rào