Ex de Calcul Pont Roulant PDF [PDF]

Zitiervorschau

Eurocode 1 – Actions sur les structures - Partie 3: Actions induites par les appareils de levage et les machines: 2006 et prNBN EN 1991-3 ANB:2009 (F)

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I d B o c A o F ur 11 0 E 2 e l 0 c 1 y 0 C 2

Eurocode 3 – Calcul des structures en acier - Partie 6: Chemins de roulement (+ AC:2009):2007 et prNBN EN 1993-6 ANB:2009 (F) Eugène 1:

1 Piraprez ,

Luc Schueremans²

Steel Solutions, Rue Zénobe Gramme 44, B-4280 Hannut [email protected] ²: KULeuven, departement burgerlijke bouwkunde, kasteelpark Arenberg 40, [email protected]

Avec les remerciements à: RWTH-Aachen – institut und Lehrstuhl für Stahlbau Leithmetallbau: G. Sedlacek, R. Schneider, Chr. Müller, S. Höhler, J. Stötzel

Contenu • Références normatives EN • Domaine d’application – principes de base • Sollicitations • Dimensionnement • Vérification de la stabilité • Fatigue • Exemple de calcul

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I d B o c A o F ur 11 0 E 2 e l 0 c 1 y 0 C 2 Eugène Piraprez – Steel Solutions

Cadre normatif • EN 1990 Eurocode: Bases de calcul des structures • EN 13001-1 Appareils de levage – conception générale – Part 1: Principes et prescriptions • EN 13001-2 Appareils de levage – conception générale – Part 2: Effets des charges • EN 1993-1-9 Calcul des structures en acier – Partie 1-9: Fatigue • EN 1991-3: Actions sur les structures – Partie 3: Actions induites par les appareils de levage et les machines • EN 1993-6: Calcul des structures en acier - Partie 6: Chemins de roulement

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Appareils de levage: EN 13001

Cadre normatif • EN 1991-3 Actions sur les structures – Partie 3: Actions induites par les appareils de levage et les machines • EN 1993-6 Calcul des structures en acier - Partie 6: Chemins de roulement

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Types de ponts roulants Poutre de roulement pour palan avec chariot monorail

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Pont roulant - suspendu avec palan avec chariot - posé avec palan avec chariot

Classification des actions

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Actions variables Verticales

Actions accidentelles

I d B o c A o F ur 11 0 E 2 e l 0 c 1 y 0 C 2 Horizontales

•Poids propre •Forces •Masse à lever d’entraînement •Marche en crabe •…

Verticale

•Charge •Forces de d’essai tamponnement

Quasi-statiques

Dynamiques (j1,…,j6)

Fj ,k  j i Fk

(j1,…,j4)

(j5)

(j6)

(j7)

Groupes des charges

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Coefficients dynamiques

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Charges verticales – coefficients dynamiques

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Charges verticales

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Charges verticales

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Charges verticales

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Exemple de calcul • L=15.00m – portée • a=2.50m – écartement des galets • emin = 0.00m

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• Masse à lever nominale: Qh,nom=100 kN • Poids propre du pont: Qc1=60 kN • Poids propre du chariot: Qc2=10 kN • Classe de levage: HC3 – annexe B

a=2.50m

L=15.00m

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Charges verticales : coefficients dynamiques

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Charges verticales j1 = 1,1; j2 = 1,2 – avec masse à lever Qh,k=100 kN – Qr,max:



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 Qc1  60    e min     e min   15  0   15  0  Qr ,max  j1   Qc 2    j 2 Qh    1.1  10   1.2 100   164kN    15   15      2  2  Qc1  60  e min   e min   0  0 Qr ,max   j1   Qc 2    j 2 Qh    1.1  10   1.2 100   33kN  15   15        2  2



Qr ,max 

I d B o c A  o 1 F r 1 u  0 E 2 e l 0 c 1 y 0 C 2

Qr ,(max)  Qr,max

Qr ,max

164kN   88kN 2

2 Qr ,(max)

Qr,max

2

33kN   16.5kN 2

Qr,max

emin

Qr ,(max)

Crab

Qh,nom = nominal hoist load



Qr, (max)

Qr, (max)

Charges verticales j1 = 1,1: sans masse à lever – Qr,min:

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Fj ,k  j i Fk

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 QC1,j ,k  1,1 60,0  66,0 kN  QC 2,j ,k  1,110,0  11,0 kN

 

1 Qr ,(min)   66,0  11,0  44,0 kN  Qr ,(min)  22,0 kN 2 1 Qr ,min   66,0  33,0 kN  Qr ,min  16,5 kN 2

Qr,min

Qr,min

a

Qr,min

Qr; (min)



Qr,´(min)

Qr,(min)

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Forces horizontales

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Forces horizontales produites lors des accélérations et des décélérations Longitudinales:

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Transversales:

I d B o c A o F ur 11 0 E 2 e l 0 c 1 y 0 C 2

H L,1 = H L, 2  j 5 

K

nr

H T ,1

nr: nombre de poutres de roulement H T ,2 K: force d’entraînement j5: coefficient dynamique

M = j5   2  a M = j5   1  a

Exemple de calcul K: force d’entraînement (par galet) nr=2 nombre de poutres de roulement j5=1.5 coefficient dynamique mw=2; nombre de systèmes d’entraînement à un galet =0.2 (contact acier-acier) Q 

* r , min

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I d B o c A o F ur 11 0 E 2  e l 0 c 1 y 0 C 2

 m w  Q r ,min  2  15,0  30,0 kN

K  K1  K 2   

* Qr ,min

 0,2  30,0  6,0 kN

6kN  4.5kN HL,1 = HL, 2  j 5   1,5  2 nr

QR

K

HT

HL

Coefficient dynamique

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Exemple de calcul Transversalement: H T ,1 H T,2



Qr,max

Qr,max

140kN Qr,max

M 29,7 = j5  2   1,5  0,18   3,2 kN a 2,5 M 29,7 = j5  1   1,5  0,82   14,6 kN a 2,5

Qr 



Crab

s e

30kN Qr ,(max)

I d  B o c A o F ur 11 0 E 2 e l 0 c 1 y 0 C 2

Qr ,max 

emin

Qr, (max)

Qh,nom = nominal hoist load



Qr ,(max)

 140,0  30,0  170,0 kN

1

 Qr, max 140 =   0.82  Qr 170

2

= 1  1  0,18

S

=  1  0,5 

=4.95m

 0,83  0,5 15,0m  4,95 m

M = K  l S  6,0kN  4,95m  29,7 kNm

0.5l

=0.82x15m

0.5l

=0.18x15m =15m

=2.5m

Qr,

Forces longitudinales (HL,i) et forces transversales (HT,i) dues à la marche en crabe de l’appareil de levage

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• Force de guidage S  f  S , j  Qr

I d B o  c A  o 1 F r  1 u  0 E 2 e l 0 c 1 y 0 C 2 

f  0,3 1  exp  250  

H S ,1, j , L  f   S ,1, j , L

Qr

H S ,2, j , L  f   S ,2, j , L

Qr

H S ,1, j ,T  f   S ,1, j ,T

Qr

H S ,2, j ,T  f   S ,2, j ,T

Qr

Forces longitudinales (HL,i) et forces transversales (HT,i) dues à la marche en crabe de l’appareil de levage

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I d B o c A o F ur 11 0 E 2 e l 0 c 1 y 0 C 2

• L’angle  est déterminé en fonction de: – l’espace entre le dispositif de guidage et le rail (x); – une variation dimensionnelle (raisonnable) (0, aext); – l’usure des galets et des rails (y).

 = F + v + 0 ≤ 0,015 rad

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Exemple de calcul

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I d B o c A o F ur 11 0 E 2 e l 0 c 1 y 0 C 2

0,75 x 10 F    0,004 rad a 2500 y 0,1  50 V    0,002 rad a 2500 0   0,001 rad   F   V   0 f  0,3 1  exp  250  

 0,007 rad

 0,3 1  exp  250  0,007   0,248  0,3

Forces longitudinales (HL,i) et forces transversales (HT,i) dues à la marche en crabe de l’appareil de levage • Distance h

s e

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Exemple de calcul • hauteur h:

I d B o c A o F ur 11 0 E  2  e l 0 c 1 y 0 C 2

• e1 = 0 as flanged wheels are used • e2 = a = 2,50 m • m=0 for independent wheel pairs. m1 2 l  2

h

s e

ej

e

2 j

0  2,50   2,50 m 2,50 2

Forces longitudinales (HL,i) et forces transversales (HT,i) dues à la marche en crabe de l’appareil de levage

s e

I d B o c A o F ur 11 0 E 2 e l 0 c 1 y 0 C 2

• Coefficients de force 

Exemple de calcul

s e

Coefficients de force  S ,1, L  0

I d B o c A o F ur 11 0 E 2 e l 0 c 1 y 0 C 2

S  S ,1  S , 2

  1

ej

S ,2, L  0

S ,1,1,T

nh 2,50  1  0,5 2  2,50

S ,1, 2,T

2 

e1   1   n  h 0,18 1  0  2  0,09

2 

e2   1   n  h

0,18  2,50   1    0 2  2,50 

S , 2,1,T

S , 2, 2,T

1 

e1   1   n h 0,82 1  0  2  0,41

1 

e2   1   n h

0,82  2,50   1    0 2  2,50 

Exemple de calcul • Forces longitudinales (HL,i) et forces transversales (HT,i): H S ,1, j , L  f  S ,1, j , L

 Q 

I d  B o c A o F ur 11 0 E 2 e l 0 c 1 y 0 C 2

H S ,2, j , L  f  S ,2, j , L

H S ,1, j ,T  f   S ,1, j ,T

S ,1,1,T  0,09 H S ,1, j 1,T 

0,248  0,09 170,0kN  3,8kN

S=21.1kN H S ,1,2,T  0kN

S ,1,2,T  0

s e

Qr  0 r

0

H S ,2, j ,T  f   S ,2, j ,T

Qr

HS,2,1,T =17.3kN

HS,1,1,T =3.8kN

h



Qr

S ,2,1,T  0,41 H S , 2, j 1,T  0,248  0,41 170,0kN  17,3kN

e1=0

e2=a =2.5m

H S ,2,2,T  0kN

S ,2,2,T  0

Forces horizontales produites lors des accélérations et des décélérations du chariot

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I d B o c A o F ur 11 0   E 2 e l 0 c 1 y 0 C 2

• 10% de la masse à lever (Qh = 100kN) • 10% du poids du chariot (Qc,2=10 kN).

HT ,3  0,1 10,0  100,0  11,0 kN

Forces de tamponnement

s e

• Actions accidentelle • HB,1: Force de tamponnement liée au déplacement de l’appareil de levage

I d B o c A o F ur 11 0 E 2 e l 0 c 1 y 0 C 2

Forces de tamponnement

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I d B o c A o F ur 11 0 E 2 e l 0 c 1 y 0 C 2

• HB,2: Force de tamponnement liée au déplacement du chariot • Somme de :

• 10% de la masse à lever (Qh = 100kN) • 10% du poids du chariot (Qc,2=10 kN).

Charges de fatigue

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I d B o c A o F ur 11 0 E 2 e l 0 c 1 y 0 C 2

Charges de fatigue

s e

I d B o c A o F ur 11 0 E 2 e l 0 c 1 y 0 C 2

Charges de fatigue

s e

I d B o c A o F ur 11 0 E 2 e l 0 c 1 y 0 C 2

Charges de fatigue – Exemple de calcul • Coefficients dynamiques:

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1  j1 1  1,1 sur le poids propre de l’appareil de levage j fat ,1    1,05 2 2 1  j 2 1  1,2 j fat , 2    1,10 sur la masse à lever 2 2  Qc1 1    emin  1    emin  j Q  j  Q  j Q    fat,i max,i 2 fat,1  2 c 2    2 fat,2 h     

I d B o c A o F ur 11 0 E 2 e l 0 c 1 y 0 C 2

 60 1  15  0  1  15  0   1.05  10   1.1100   76kN 2  15  2  15  2

• Contraintes normales:

Qe  j fat,i  i  Qmax,i  0.794  76kN  60.3kN

(classe S6):

• Contraintes de cisaillement:

Qe  j fat,i  i  Qmax,i  0.871 76kN  66.2kN

Résumé des charges

Qr,(min) Qr,min Qr,(max) Qr,max

États Limites Ultimes 1 2 3 4 5 6 j1=1,10 j1=1,00 j4=1,00 j4=1,00 j4=1,00 J1= 1,10 j3=1,00 j5=1,50 j5=1,50 j2=1,20 j5=1,50 j5=1,50 22,0 kN 22,0 kN 20,0 kN 20,0 kN 20,0 kN 20,0 kN 16,5 kN 16,5 kN 15,0 kN 15,0 kN 15,0 kN 15,0 kN 16,5 kN 16,5 kN 15,0 kN 15,0 kN 15,0 kN 82,0 kN 72,0 kN 70,0 kN 70,0 kN 70,0 kN

HL,1 HL,2 HT,1 HT,2 HS1,L HS2,L HS1,T HS2,T HT,3

4,5 kN 4,5 kN 4,5 kN 4,5 kN 4,5 kN 4,5 kN 4,5 kN 4,5 kN 3,2 kN 3,2 kN 3,2 kN 3,2 kN 14,6 kN 14,6 kN 14,6 kN 14,6 kN 0 0 17,3 kN 17,3 kN 11,0 kN

Groupes de charges Coefficients dynamiques

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I d B o c A o F ur 11 0 E 2 e l 0 c 1 y 0 C 2

Poids propre de Charges l’appareil verticales Poids propre de l’appareil et de la masse à lever Accélération de l’appareil Charges de levage horizontales Mise en crabe

Accélération du chariot

Poutres de roulement – Effets des charges à considérer

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I d B o c A o F ur 11 0 E 2 e l 0 c 1 y 0 C 2

Vérifications aux états limites ultimes

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I d B o c A o F ur 11 0 E 2 e l 0 c 1 y 0 C 2

Résistance des sections transversales Déversement Résistance de l’âme aux charges des galets Résistance de la semelle inférieure aux charges des galets ….. • Flambement • Éléments composés comprimés • Voilement des plaques • • • •

Vérifications aux états limites de service

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I d B o c A o F …ur 11 0 E 2 • Respiration d’âmee l 0 • Vibrations c 1 y 0 C 2 • Déformations • Déplacements • Fatigue

Types de rails

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I d B o c A o F ur 11 0 E 2 e l 0 c 1 y 0 C 2 hr: hauteur du rail tr : épaisseur sous la face d’usure

Contrainte locale verticale dans l’âme

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I d B o c A o F ur 11 0 E 2 e l 0 c 1 y 0 C 2

Contrainte locale verticale dans l’âme Longueur chargée efficace

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I d B o c A o F ur 11 0 E 2 e l 0 c 1 y 0 C 2

Contrainte locale verticale dans l’âme Longueur chargée efficace

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I d B o c A o F ur 11 0 E 2 e l 0 c 1 y 0 C 2

Répartition des contraintes de compression

s e

I d B o c A o F ur 11 0 E 2 e l 0 c 1 y 0 C 2

Contraintes locales de cisaillement

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I d B o c A o F ur 11 0 E 2 e l 0 c 1 y 0 C 2

Torsion de la semelle supérieure

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I d B o c A o F ur 11 0 E 2 e l 0 c 1 y 0 C 2

Flexion locale sur la semelle inférieure

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I d B o c A o F ur 11 0 E 2 e l 0 c 1 y 0 C 2

Exemple de calcul

s e

I d B o c A o F ur 11 0 E 2 e l 0 c 1 y 0 C 2

Moment maximum : x = 2,875 m

A cette abscisse : a) M et T dus - aux poids propres (poutre + rail); - aux charges verticales des galets; - à l’accélération et à la décélération.

b) Torsion due - aux charges verticales des galets; - à l’accélération et à la décélération.

Exemple de calcul

s e

I d B o c A o F ur 11 0 E 2 e l 0 c 1 y 0 C 2

Vérification de la section :

- cisaillement de l’âme; - cisaillement de la semelle supérieure; - cisaillement dû à la torsion; - interaction : contrainte normale – cisaillement; - flexion : plan horizontal : semelle supérieure - flexion : plan vertical.

Valeurs limites des flèches horizontales

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I d B o c A o F ur 11 0 E 2 e l 0 c 1 y 0 C 2

Valeurs limites des flèches horizontales

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I d B o c A o F ur 11 0 E 2 e l 0 c 1 y 0 C 2

Valeurs limites des flèches verticales

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Exemple de courbes de Wölher

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I d B o c A o F ur 11 0 E 2 e l 0 c 1 y 0 C 2

Exemple de catégories de détails

s e

I d B o c A o F ur 11 0 E 2 e l 0 c 1 y 0 C 2

Exemple de catégories de détails – poutres de roulement

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Exemple de catégories de détails – poutres de roulement

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Exemple de calcul A l’abscisse x = 2,875 m.

s e

Vérification de la section (poids propres + charges verticales des galets : - contraintes normales dans la semelle supérieure; - contraintes normales dans la semelle inférieure. Vérification de l’âme - cisaillement dû aux . aux poids propres; . charges verticales des galets: . charges locales sous galets. - contraintes normales dues : . aux charges verticales des galets; . à la flexion. - interaction.

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