Les barrières routières, telles que garde-corps ou des obstacles New Jerseyne sont pas simplement des objets qui délimitent la chaussée, mais représentent plutôt un système d’ingénierie passif et sophistiqué, conçu pour absorber énergie cinétique de véhicules incontrôlables, adaptés à contenir tous les véhicules égarés et en même temps limiter les effets d’impact sur les passagers.
Leur efficacité est conditionnée par un équilibre délicat entre la masse du véhicule impactant, l’angle d’incidence de l’impact et la capacité intrinsèque de la barrière à se déformer sans générer de décélérations mortelles pour les occupants de l’habitacle.
La physique de l’impact contre les barrières routières
Un véhicule en mouvement a unénergie cinétique proportionnel à sa masse et au carré de sa vitesse vers lequel il se rend. Lorsque le véhicule s’écarte de la trajectoire routière et heurte un obstacle, cette énergie doit être progressivement transformée en d’autres formes d’énergie. Si la transformation se produit sans guidage particulier, les forces d’impact s’exercent entièrement sur le véhicule et les passagers, provoquant des blessures graves, voire la mort. Le rôle du garde-corps est dissiper en toute sécurité ces actions, dirigeant la transformation énergétique à travers le effondrement artificiel de ses composants.
Comment concevoir un garde-corps métallique et à quoi il sert
Une barrière est conçue en fonction de divers paramètres. Parmi les plus pertinents figurent les niveau de confinementqui définit le capacité de la barrière à retenir le véhicule l’empêchant de quitter la chaussée. Les barrières aux impacts légers en contexte urbain sont classées faible confinement (sont paraphés N1, N2), tandis que les niveaux maximaux de confinement s’appliquent sur les autoroutes ou sur les tronçons à très haut risque tels que les ponts, viaducs et remblais (paraphés H4a, H4b). Le niveau de confinement est essentiellement défini comme basé sur l’énergie d’impactdonc par rapport à l’énergie cinétique du milieu impactant.
D’autres paramètres de conception sont liés à la géométrie de la barrière. En particulier, le largeur de travail, là déviation dynamique el’intrusion. Ces unités établissent l’espace physique dont la barrière doit dévier latéralement lors de l’impact, se déformant de façon permanente. Le mouvement du garde-corps (en italien « barrière de sécurité ») ne doit pas entrer en conflit avec des structures secondaires stables et rigides, comme les piles d’un viaduc. La largeur de travail doit donc toujours être inférieure à l’espace qui sépare la barrière de l’obstacle fixe, sinon le véhicule heurterait quand même ce dernier, annulant ainsi le rôle protecteur que devrait offrir la barrière.
Enfin, il y a tous les critères liés à la protection de la santé des passagers et des conducteurs. En conséquence, je niveaux de gravité sont les paramètres biomécaniques mesurant la gravité de l’impact par rapport aux conséquences qu’il a sur le corps humain. LE’ASSI (Acceleration Severity Index), par exemple, mesure laintensité des décélérations subies par les passagers lors de l’accident. Le corps humain a une tolérance limitée aux changements brusques de vitesse ; passer instantanément de 130 km/h à zéro peut provoquer des blessures internes mortelles aux organes vitaux même sans impact physique dirigé contre la tôle, à cause du seul rebond. Un autre indicateur important est le THIV (Theoretical Head Impact Velocity), qui mesure la vitesse à laquelle la tête heurte une surface générique en raison de l’impact.
La différence avec les barrières New Jersey en béton
Les types de barrières routières utilisées aujourd’hui sont divisés en deux grandes familles de construction dont les réponses physiques sont diamétralement opposées : i garde-corps en acier et le barrières en bétonconnu sous le nom New Jersey.
Les garde-corps métalliques exploitent le principe de plastification du métal, c’est-à-dire la capacité du matériau à résister à la charge se déformant de manière irréversiblemais sans fracture. Le système est composé de montants verticaux enfoncés dans le sol (ou bridés sur bordures), d’entretoises et de bandes profilées doubles ou triples vagues. Lors de l’impact, les éléments verticaux ils se plient progressivementabsorbant l’énergie cinétique, tandis que la ceinture horizontale maintient le véhicule en travaillant comme une grosse corde. Ce mécanisme garantit des indices ASI très bas, protégeant au maximum la sécurité des passagers, au prix de la destruction totale de la barrière, qui devra donc être entièrement remplacé après l’accident.
Le barrières New Jersey du béton, au contraire, sont des systèmes lourds et rigides, qui subissent des déformations permanentes réduites. La physique de leur fonctionnement réside essentiellement dans géométrie spécifique du profil latéralà pente variable. Lors de l’impact, la forme du béton permet un léger impact soulever la roue de la voituredissipant une partie de l’énergie par friction et élevant temporairement le centre de gravité du véhicule, condition qui génère une augmentation de l’énergie potentielle gravitationnelle au détriment d’une partie de l’énergie cinétique possédée par le véhicule. De ce fait, le véhicule se réaligne avec la chaussée sous l’effet combiné de la friction et de la gravité. Le New Jersey réduit les coûts de maintenance après un accident et tend à empêcher les sauts de voie, mais revient décélérations très sévères (ASI élevé), ce qui le rend dangereux en cas d’impacts avec des angles d’incidence élevés et des vitesses élevées.