CERCETARI PRIVIND REALIZAREA DIN MATERIALE COMPOZITE A ELEMENTELOR MODULARE IN SCOPUL CRESTERII REZISTENTEI LA SOCURI A STRUCTURILOR DE PROTECTIE MECANICA DESTINATE PARAPETILOR PENTRU DRUMURI (ELMOSTPRO)

Aria tematica S/T cf Anexa 1

4.2 Materiale

Rezumatul propunerii

Parapetii de protectie au ca scop primordial oprirea autovehiculelor si readucerea acestora pe partea carosabila, asigurarea dirijarii pietonilor si ai altor utilizatori ai drumurilor. In prezent, pe plan mondial, parapetii de protectie au fost obtinuti in diverse configuratii geometrice, in functie de modul de fixare in fundatii, de cel al amplasarii pe caile rutiere cat si in vederea sporirii capacitatii de rezistenta la impactul frontal sau lateral, existand sapte tipo-dimensiuni standardizate de parapeti, executati de firme specializate din Europa si S.U.A. Pe plan national au fost obtinute pana in prezent o serie de rezultate semnificative legate de producerea in conditii limitate si cu performante relativ multumitoare pe de o parte, iar pe de alta parte dobandirea unor serii de rezultate deosebite legate de realizarea testarilor, urmarirea comportarii in exploatare, atestarea de conformitate a produselor prin organisme acreditate, monitorizarea comportarii in timp real prin organisme de inspectie de terta parte acreditate precum si de testarea in-situ de catre laboratoarele acreditate.

Obiectivul principal

Obiectivul nostru este de a crea un consortiu puternic in domeniul cercetarii si realizarii parapetilor de protectie pentru drumuri, de a acumula o serie de cunostinte de specialitate privind imbunatatirea caracteristicilor elastice si de rezistenta, de a participa pe baza experientei acumulate la programul PC7 al U.E. in colaborare cu universitati din U.E. si integrarea in cadrul platformei tehnologice PT4 – materiale si tehnologii avansate. In acest context, prezentul proiect isi propune modificarea structurii parapetilor pentru drumuri prin utilizarea unor materiale noi, cu proprietati elastice si mecanice superioare in comparatie cu cele traditionale si cu consumuri minime de material si manopera. Aceste tipuri de materiale pot fi utilizate cu succes la reabilitarea parapetilor avariati intr-o anumita masura; in zonele cu vulnerabilitate crescuta, pe anumite portiuni de drum, parapetii metalici deja existenti pot fi ranforsati cu structurile propuse in acest proiect, menite sa mareasca capacitatea de rezistenta si absorbtie a energiei de impact, in vederea maririi sigurantei in traficul rutier. In acest context, au fost propuse doua solutii:

utilizarea materialelor compozite tip sandwich, cu miez structura tip figure din hartie sau carton si invelis din compozit stratificat armat cu fibre de sticla de tip S sau fibre de carbon;
utilizarea materialelor compozite stratificate armate cu fibre de sticla sau carbon sau a unor compozite hibride (40-50% fibre de sticla, 20-30% fibre de carbon).

Printre obiectivele strategice ale proiectului figureaza crearea unui consortiu puternic in domeniul cercetarii si realizarii parapetilor de protectie pentru drumuri, acumularea unor cunostinte de specialitate privind imbunatatirea caracteristicilor elastice si de rezistenta, participarea pe baza experientei acumulate la programul PC7 al U.E. in colaborare cu universitati din U.E. si integrarea in cadrul platformei tehnologice PT4 – materiale si tehnologii avansate.

Rezultate semnificative

a) Pe plan mondial parapetii de protectie au fost obtinuti in diverse configuratii geometrice, in functie de modul de fixare in fundatii, de cel al amplasarii pe caile rutiere cat si in vederea sporirii capacitatii de rezistenta la impactul frontal sau lateral. In prezent exista sapte tipo-dimensiuni standardizate de parapeti, executati de firme specializate din Italia, Germania, Franta, S.U.A., Belgia si Suedia. Caracteristica esentiala a parapetilor de protectie o constituie adaptabilitatea acestora la conditiile de impact, la cerintele specifice ale mediilor cu agresivitate cat si la cele de design arhitectural si urban.

b) Pe plan national au fost obtinute pana in prezent unele rezultate semnificative in ceea ce priveste producerea in conditii limitate si cu performante relativ multumitoare pe de o parte, iar pe de alta parte dobandirea unor serii de rezultate deosebite legate de realizarea testarilor, urmarirea comportarii in exploatare, atestarea de conformitate a produselor prin organisme acreditate, monitorizarea comportarii in timp real prin organisme de inspectie de terta parte acreditate precum si de testarea in-situ de catre laboratoarele acreditate.

Mentionam ca in Romania pe drumuri nationale si orasenesti se utilizeaza intr-o pondere foarte mare parapetii metalici de fabricatie straina (FRACASSO-Italia).

Unitati C-D cu preocupari in domeniu

Numarul mare de aplicatii in care aceste ansamble isi gasesc intrebuintare conduc catre un numar relativ mare de unitati C-D cu preocupari in domeniul producerii parapetilor de protectie pentru siguranta in traficul rutier. Pe plan international, productia acestor parapeti este asigurata de o serie de societati comerciale dintre care se pot aminti :

METALMECCANICA FRACASSO Spa, Italia;
HILL & SMITH Holdings, PLC, Marea Britanie;
CORUS Construction & Engineering Products, Marea Britanie
Laboratoire Central des Ponts et Chaussées, Franta ;
Instituto Superior Tecnico, Lisabona, Portugalia.

In tara, preocupari in acest domeniu au:

S.C. AVACO S.A., Oradea, care livreaza parapeti de protectie de toate tipurile, pentru poduri, sosele si autostrazi, executati conform STAS 1848/1/2 ;
S.C. CONAR S.A, Arad, producator de constructii si confectii metalice ;
ICECON S.A., Bucuresti

Potentialii utilizatori

Principalii beneficiari si utilizatori in tara vor fi:

Ministerul Transporturilor, Constructiilor si Turismului, Directia Generala Tehnica in Constructii;
Administratia Generala a Drumurilor;
Inspectoratul General al Politiei Romane, Directia Politiei Rutiere;
Consiliile locale municipale, orasenesti si comunale.

Pentru a testa in ce masura proiectul propus ar reprezenta un interes deosebit, au fost trimise adrese la acesti potentiali utilizatori, toti raspunzand intr-un mod favorabil. Scrisorile de interes sunt anexate la prezentul proiect. Avand in vedere ca in prezent nu exista pe plan international astfel de solutii constructive pentru marirea gradului de siguranta al participantilor la trafic, proiectul poate fi cu usurinta extins si pe acest plan.

In acest context, scrisori de interes au fost trimise si la universitati de prestigiu din straintate, preocupate in acest domeniu si anume:

Universitatea din Patras, Grecia, Facultatea de Inginerie Mecanica, Laboratorul de Materiale compozite;
Scoala Nationala de Ingineri din Tarbes, Franta, Laboratorul Inginerie de productie si materiale.

Mentionam faptul ca s-au primit scrisori de acceptare din partea acestor universitati, fiind anexate in “Alte Documente”.

Noutatea proiectului

Realizarea unor elemente modulare din materiale compozite stratificate armate sau din compozite sandwich cu structura de tip fagure pentru marirea capacitatii de amortizare la actiuni dinamice pentru structurile de protectie destinate parapetilor pentru drumuri se bazeaza pe o serie de elemente noi si anume:

stabilirea, prin incercari experimentale a caracteristicilor elastice si mecanice ale acestor tipuri de materiale si raspunsul acestora la incercari ciclice;
crearea unui model constitutiv pentru incercari la impact lateral si frontal;
stabilirea printr-o analiza parametrica a influentei caracteristicilor mecanice ale materialelor compozite studiate asupra comportarii lor in regim dinamic;
configurarea unor elemente modulare capabile de a absorbi energia mecanica in momentul impactului;

Aceste elemente modulare realizate din structuri compozite tip sandwich sau din structuri stratificate armate cu fibre constituie o noutate pe plan mondial, performantele lor situandu-se la nivelul cerintelor de varf din domeniu.

Complexitatea proiectului

Datorita multitudinilor elemente de noutate, enumerate mai sus precum si din aspectele ce trebuie rezolvate, proiectul este foarte complex. Rezolvarea tuturor problemelor enumerate presupune implicarea unui mare numar de specialisti din domenii variate: ingineri tehnologi, ingineri de structuri de rezistenta, ingineri chimisti etc. In acest proiect vor fi angrenati de asemenea tineri cercetatori, doctoranzi si personal tehnic auxiliar. Proiectul abordeaza o serie de probleme prioritare ale ariei tematice a PC7 al U.E.

In concluzie gradul de complexitate al proiectului rezida in:

Analiza tuturor tipurilor de materiale compozite stratificate armate sau a structurilor compozite de tip sandwich cu scopul de a gasi o solutie tehnica fezabila, usor de pus in practica si cu rezultate optime in privinta raportului calitate-pret;
Realizarea unor utilaje tehnologice si ale unor tehnologii specifice pentru realizarea epruvetelor de incercare ;
Realizarea din materiale compozitie a unor modele de structuri de parapeti de protectie, continand elemente modulare sub forma de bare, placi, elemente de imbinare, fara modificari constructive majore ale structurilor de protectie, precum si studiul experimental al modului lor de comportare;
Stabilirea, cu ajutorul unor calcule de optimizare, a unor configuratii adecvate pentru obtinerea elementelor modulare, avand rezistenta si rigiditate ridicate, capabile de a extinde aria de aplicabilitate a acestora, in realizarea in solutie mixta, sau exclusiv din materiale compozite ;