گاردریل چیست؟ انواع، استاندارد و نصب گاردریل چگونه است؟

گاردریل (Guardrail) یا نرده‌های محافظ، به طور کلی تجهیزات حفاظی و ایمنی دارای خاصیت مرزی هستند و به عنوان وسیله‌ای برای جلوگیری یا ممانعت از ورود به مناطق خطرناک یا خارج از محدوده، سقوط در پرتگاه مورد استفاده قرار می‌گیرند و از بروز حوادث، خسارت و تلفات تا حد زیادی پیشگیری می‌کنند.

گاردریل ها در شکل‌های مختلفی بسته به محل قرارگیری و کاربرد آنها تولید می‌شوند که از جمله شکل‌های رایج آن‌ها می‌توان به گاردریل‌های افقی تخت، دارای لبه‌های گرد و لوله‌ای اشاره کرد. از کاربردهای دیگر گاردریل سوق دادن ترافیک به سمت مورد نظر می‌باشد. گاردریل های دو موج، سه موج و گاردریل‌های بتنی (نیوجرسی) از جمله گاردیل‌های رایجی هستند که در جاده‌ها و خطوط مواصلاتی مورد استفاده قرار می‌گیرند که در ادامه به طور مفصل به بحث در مورد آن‌ها خواهیم پرداخت.

نقش نصب گاردریل در امنیت عمومی

علاوه بر جاده‌ها و مسیر‌های عبور اتومبیل‌ها، در بسیاری از فضاهای عمومی گاردریل به عنوان وسیله‌ای برای محافظت در برابر سقوط‌های تصادفی مورد استفاده قرار می‌گیرد. در واقع هر گونه تغییر ناگهانی در ارتفاع که قسمت بالاتر در دسترس باشد، سقوط را ممکن می‌کند.

با توجه به این خطر بالقوه و مسئولیت شهری، گاردریل برای محافظت از افرادی که از محل یاد شده استفاده می‌کنند، یا در آن محل تردد دارند، نصب می‌شود. در ایالات متحده نصب گاردریل معمولاً در مواردی که افت ارتفاع ۳۰ اینچی (۰.۷۶ متر) یا بیشتر وجود دارد، طبق استانداردهای شهری امری ضروری تلقی می‌شود. گاردریل‌ها از نگاه دیگر به عنوان عنصری معماری و از المان‌های محیطی نیز هستند.

گاردریل‌های محیط‌زیست معمولاً در امتداد مسیرهای پیاده‌روی قرار می‌گیرند که در آن زمین مجاور شیب‌دار است. گاردریل در ساختمان‌ها می‌تواند متعدد باشد و در بسیاری از شرایط مطابق قوانین ساخت و ساز مورد نیاز و ضروری است. طراحی و نصب نرده‌های عمودی با فاصله هر ۳.۵ اینچ، از جمله مواردی است که مطابق با قوانین ساختمان و استانداردهای مربوط به آن، در هنگام بهره‌برداری باید رعایت گردد.

گاردریل و ایمنی تاسیسات

اکثر گاردریل‌های مورد استفاده در محیط‌های کار صنعتی از فولاد شکل داده شده ساخته شده‌اند. گاردریل‌ فولادی در اصل توسط شرکت Armco (شرکت کارخانه نورد آمریکا) در سال ۱۹۳۳ به عنوان نرده محافظ بزرگراه توسعه یافت، اما اغلب در کارخانه‌ها و انبارهای بخش صنعتی استفاده می‌شود، علی رغم اینکه برای این کاربرد در نظر گرفته نشده است.

به طور همزمان، نمونه دیگری از گاردریل‌ فولادی توسط شرکت Kee Clamp Steel برای مهار گاو در صنعت کشاورزی توسعه یافت، که در سال ۱۹۳۴ عرضه شد و مانند گاردریل شرکت Armco، هنوز اغلب در محیط های صنعتی استفاده می‌شود. تیر جعبه‌ای فولادی (Box Beam Steel) و فولاد تیر I شکل (I-Beam steel) نمونه‌های دیگری از فولاد شکل داده شده هستند که معمولاً برای ساخت گاردریل استفاده می‌شوند.

اصطلاح گاردریل‌که در صنعت و تاسیسات نیز استفاده می‌شود، همانطور که اشاره شد به سیستم‌های نصب شده بر روی زمین اطلاق می‌شود که از ریل‌های افقی متصل به تیرهای عمودی به نرده های محافظ بزرگراه در فضای باز تشکیل شده است. اغلب گاردریل‌ها در اطراف تجهیزات و تاسیسات قرار می‌گیرند تا از تماس ناخواسته بالابرها جلوگیری شود. در واقع در این مکان‌ها گاردریل یک مانع ایمنی ایجاد می‌کند که از تردد کامیون ها یا سایر وسایل نقلیه و برخورد مستقیم آنها به تجهیزات، دیوارهای ساختمان یا پرسنل جلوگیری می‌کند.

انواع گاردریل و کاربرد آنها

گاردریل های بر اساس نوع کاربردشان دسته های مختلفی دارند که در ادامه به آنها میپردازیم.

گاردریل آجدار فولادی

گاردریل فولادی آجدار که از ورق گالوانیزه تولید میشود، رایج ترین سیستم‌های حفاظ ایمنی تاسیسات هستند که در آن ستون‌های عمودی از لوله های فولادی سنگین گرد یا مربعی ساخته می‌شوند و با ریل های فولادی آجدار به طور مکانیکی توسط پیچ و مهره به پایه‌ها متصل می‌شوند.

سایر بست‌ها ممکن است به صفحات پایه جوش داده شوند و یا روی کف بتن ریزی شوند. در تأسیسات صنعتی، سیستم‌های حفاظ فولادی با محدود کردن و کنترل جایی که ممکن است تردد وسایل نقلیه در کارخانه انجام شود، از اموال و پرسنل محافظت می‌کنند.

این سیستم‌های حفاظ همچنین به عنوان هشداری برای مردم عمل می‌کنند تا از خطرات در ترافیک وسایل نقلیه آگاه باشند. برخی از سیستم‌های حفاظ فولادی از یک ریل افقی استفاده می‌کنند، در حالی که برخی دیگر از دو یا سه ریل استفاده بهره می‌برند.

در حالی که یک گاردریل که حدود ۱۵ اینچ (۳۸ سانتی‌متر) بالاتر از سطح کف قرار دارد، ممکن است برای کنترل ترافیک وسیله نقلیه کافی باشد، اما می‌تواند برای عابران پیاده خطر داشته باشد، زیرا به اندازه یک سیستم حفاظ دو یا سه گانه در ریل بالایی قابل توجه نیست که حدود ۴۰ اینچ (۱ متر) بالاتر از سطح کف است.

گاردریل پلیمری

در سال ۱۹۹۲ یک پوشش پلیمری زرد برای گاردریل‌های فولادی توسط یک شرکت معرفی شد که دید گاردریل را در محیط‌های صنعتی افزایش داد و نیاز به رنگ‌آمیزی مداوم را از بین برد. این پوشش پلیمری سرآغازگاردریل پلیمری در محیط صنعتی بود. در سال ۲۰۰۱ یک جایگزین صنعتی اختصاصی برای گاردریل فولادی توسط یک شرکت مستقر در بریتانیا اختراع شد و بنابراین اولین گاردریل پلیمری انعطاف پذیر عرضه شد.

انواع مختلفی از پلیمرها در ساخت گاردریل مورد استفاده قرار می‌گیرند. دانه‌های پلیمری ممکن است به عنوان بخشی از فرآیند تولید به منظور افزایش خواص طبیعی پلیمر به روش‌های مختلف مخلوط شوند. رایج ترین انواع پلیمرهای مورد استفاده عبارتند از: پلی اتیلن، پلی پروپیلن و پلی وینیل کلراید (PVC).

با استفاده از این نوع پلیمرها، سه فلسفه اصلی طراحی برای انواع گاردریل پلیمری وجود دارد: ۱- پراکندگی ضربه، که مهندسی چند جزئی را به کار می‌گیرد تا گاردریل را قادر ‌سازد در هنگام ضربه خم شود، انرژی را جذب و پراکنده کند، قبل از اینکه به شکل اولیه خود بازگردد. ۲- هیبرید، که دارای یک هسته فولادی محصور در پلیمر است. ۳- ستون مرکزی، که از یک ستون پلیمری جامد استفاده می‌کند که با اتصالات سیمانی و فولادی روی زمین ثابت شده است.

گاردریل انعطاف‌پذیر

در این نوع گاردریل‌ها، سپر دو موجی با پایه‌های ضعیف میلگردی نصب می‌شود. تغییر شکل جانبی آن بسیار کمتر است و فضای خالی مورد نیاز پشت حفاظ به حداقل می‌رسد. این نوع گاردریل توانایی پوشش‌دهی به وسایل نقلیه با وزن ۸/۰ تا ۸/۱ تن را داشته و در برخورد وسیله نقلیه ۱۸۰۰ کیلوگرم با زاویه ۲۸ درجه و سرعت ۹۵ کیلومتر در ساعا میزان تغییر شکل جانبی معادل ۲.۲ متر را خواهد داشت.

این نوع گاردریل در عین حال به ارتفاع نصب و نیز پستی و بلندی‌های زمین حساس است و بنابراین در اجرا باید ارتفاع نصب به دقت رعایت شود. در سیستم سپر سه موجی با پایه‌های ضعیف، مشابه حفاظ دو موجی W شکل است. با این تفاوت که به دلیل عرض بیشتر سپر، محدوده وسیع‌تری از وسایل نقلیه با ارتفاع متفاوت را پوشش داده و به علاوه نسبت به تغییرات ارتفاع کمتر حساس است.

گاردریل نیمه صلب

سیستم سپر قوطی شکل با پایه‌های ضعیف مقاومت خود را از مقاومت کششی و خمش یک تیر با مقطع قوطی شکل به دست می‌آورد. پایه‌ها باید به گونه‌ای طراحی شوند که به هنگام برخورد، در نزدیکی نقطه برخورد شکسته شده و نیرو را به پایه‌های مجاور منتقل نمایند تا انتقال نیرو به پایه‌ها تدریجی صورت پذیرد.

وسایل نقلیه تحت پوشش این گاردریل وزنی از ۸/۰ تا ۸/۱ تن دارند. در سیستم سپر دو موجی شکل لقمه‌دار با پایه‌های قوی لقمه‌ای که میان پایه و سپری در این سیستم قرار می‌گیرد احتمال تکه تکه شدن وسیله نقلیه توسط پایه‌ها و احتمال پرت شدن از روی حفاظ را به حداقل می‌رساند.

مانند تمام سیستم‌های با پایه‌های قوی مقاومت این سیستم از مجموع تنشهای کششی و خمشی سپری و تنشهای خمشی و برشی پایه به دست می‌آید. این گاردریل به راحتی وسیله نقلیه با وزن ۱/۲ تن و با زاویه برخورد ۲۱ درجه و سرعت ۹۵ کیلومتر در ساعت را به مسیر بازمی‌گرداند.

گاردریل صلب

در این گاردریل سیستم بتنی با مقطع متغیر، به هنگام برخوردهای شدید تمایل به واژگونی و شکسته شدن دارد و در نتیجه در طراحی باید آرماتور کافی و مناسب برای آن تعبیه شده و گیرداری کافی با زمین داشته باشد. مقطع برتر و استاندارد این نوع حفاظ به نام نیوجرسی معروف است. این گاردریل به عنوان حفاظ میانی و حفاظ پلها نیز قابل استفاده است. بسته به مورد حتی برای سپر کردن نور وسایل نقلیه مقابل یا ممانعت از ریزش خاک کنار جاده به روی جاده می‌توان ارتفاع آن را تا ۲۳۰۰ میلیمتر نیز افزایش داد.

گاردریل و استانداردهای کنترل کیفی

تا سال ۲۰۱۷ هیچ استاندارد پذیرفته‌شده‌ای برای نحوه انجام آزمایش‌های گاردریل یا نحوه اطلاع رسانی نتایج وجود نداشت. در سال ۲۰۱۷، BSI (موسسه استاندارد بریتانیا) مشخصات عمومی PAS 13:2017 را برای گاردریل مورد استفاده در مدیریت ترافیک در محیط‌های محل کار با روش‌های آزمایشی برای انعطاف‌پذیری ضربه مانع ایمنی (که معمولاً PAS13 نامیده می‌شود) منتشر کرد که دستورالعمل‌های روش آزمایش را برای مقایسه محصولات این محصول مشابه و همچنین بهترین روش‌های مدیریت ترافیک برای یک محل و ارائه استانداردی برای آنها، تشریح می‌کند. در ایالات متحده، هیچ استاندارد ANSIای (موسسه استاندارد ملی آمریکا) برای آزمایش گاردریل وجود ندارد.

سازندگان سیستم گاردریل فولادی سیستم‌های خود را برای مقاومت در برابر ضربه‌های ناشی از بار ۱۰۰۰۰ پوندی که با سرعت چهار مایل در ساعت حرکت می‌کند، آزمایش می‌کنند، در حالی که سازندگان سیستم‌های گاردریل پلیمری محصولات خود را در سطوح مختلف ضربه به دلیل تنوع در سیستم‌های محصولی که ارائه می‌کنند آزمایش می‌کنند، که می‌تواند از سیستم‌های گاردریل عابر پیاده با انرژی کم تا سیستم‌های گاردریل ترافیک صنعتی با انرژی بالا متفاوت باشد.

گاردریل و ایمنی خودرو

در مهندسی ترافیک، گاردریل بزرگراه ممکن است از برخورد یک وسیله نقلیه به موانع کنار جاده‌ای که ممکن است ساخته دست انسان (تابلوها، ورودی آبگیر، تیرهای تاسیسات) یا طبیعی (درختان، سنگ‌های زراعی) باشند، جلوگیری کند. موانع کنار جاده معمولاً به عنوان اشیاء ثابت شناخته می‌شوند. هدف ثانویه، ایستادن خودرو در حالی که در امتداد نرده محافظ منحرف است، است.

متغیرهایی مانند سرعت رانندگان و جهت گیری وسیله نقلیه هنگام برخورد با گاردریل، عوامل بسیار مهمی در اثربخشی عملکرد گاردریل هستند. رایج‌ترین نوع گاردریل که امروزه مورد استفاده قرار می‌گیرد، گاردریل W شکل است. در این نوع گاردریل‌ها بلوک های چوبی یا پلاستیکی باعث کاهش یا به حداقل رساندن گیرکردن وسیله نقلیه بر روی پایه‌ها در هنگام برخورد می‌شود. حفظ ارتفاع این حفاظ پتانسیل حرکت وسیله نقلیه بر روی گاردریل در برخورد اولیه را کاهش می‌دهد.

گاردریل‌های بتنی معمولاً می‌توانند در برابر ضربه‌های مستقیم انواع بیشتری از وسایل نقلیه مقاومت کنند و برای استفاده در مسیرهای با حجم بالا مانند آزادراه‌ها مناسب هستند. اگرچه به ندرت آسیب می بینند، اما تعمیر آنها بسیار گران تر و زمان بر است.