Soutenance mémoire
Descentes des charges
Dimensionnement du chemin de roulement
Introduction
La manutention d’objets lourds dans un hall industriel nécessite souvent l’emploi d’engins spéciaux dits engins de manutention ou de levage. Parmi les plus courants on trouve les ponts roulants, qui ont des caractéristiques fixes fournis par le constructeur.
Les éléments mobiles (chariot, crochet, pont) d’un engin de manutention permettent d’effectuer simultanément trois genres de mouvement :
Levage: mouvement vertical de la charge levée.
Direction: mouvement du chariot transversal à la halle.
Translation : mouvement du pont roulant longitudinal
Dans notre cas le pont roulant que comporte notre structure est constitué d’une seule poutre «pont roulant mono-poutre». De longueur de 18m supportant une charge de 5 tonnes.
La voie de roulement
C’est la structure porteuse de l’engin de levage, constituée de deux poutres de roulement et ses supports, les deux poutres parallèles surmontées d’un rail spécial et sur lesquelles circule le pont roulant.
La poutre de roulement
La poutre de roulement est l’élément porteur longitudinal de la voie (profilé laminé, poutre composée à âme pleine ou poutre en treillis). Les poutres de roulement sont des poutres simples ou continues. Leurs appuis sont constitués par corbeaux fixés sur les poteaux de la structure.
Caractéristiques du pont roulant
Ce tableau représente les différentes caractéristiques de notre pont roulant :
Types de ponts roulants
Les types les plus courants de pont roulant sur des poutres de roulements élevés sont :
Les ponts roulants posés constitués d’une poutre simple ou double portant entre les chariots d’extrémité.
Les ponts roulants suspendus avec des chariots d’extrémité spéciaux pour lesquels les roues se déplacent sur la semelle inferieure des poutres de roulements.
Les ponts roulants sont classés selon deux critères : [4]
L’intensité de l’usage du pont ;
La variation des charges soulevées.
Les groupes en fonction de ces caractéristiques selon le CTICM [𝟑] sont présentés sur le tableau suivant :
Avec :
– Type A : les ponts roulants à usage intensif, (les poutres de roulement doivent être conçues et calculées avec soin)
– Type B : les ponts roulants d’usage peu fréquent, (le calcul des poutres de roulement est similaire à celui d’une poutre quelconque sous charges statiques).
– I II III : les groupes de ponts roulants (les ponts roulants à crochets sont du groupe I)
– 1 : les ponts utilisés très souvent avec leurs charges nominales.
– 2 : les ponts utilisés souvent avec leurs charges nominales.
– 3 : les ponts utilisés rarement avec leurs charges nominales
Selon les exigences d’utilisation et le choix de l’entreprise, le pont roulant de ce projet est de type B classe 2 groupe III.
Description générale du calcul
En général les poutres de roulement sont conçues sur deux appuies généralement, celles qui sont destinées à recevoir les ponts de type A, pour que l’alternance de sollicitation M(+), M(-) conduit à réduire les contraintes admissibles en fatigue.
Le moment maximum est déterminé par le théorème de BARRE.
Définitions des charges et coefficients
Charges verticales (𝐑𝐕)
– Le poids des poutres de roulement
– Le poids du pont, du chariot et de la charge soulevée.
– Les surcharges sur des passerelles si elles existent.
Charges horizontales transversales (𝐑𝐇)
– Réaction transversale provoquée par le roulement.
– Freinage de direction.
– Vent sur la poutre dans le cas des poutres de roulement à l’extérieur du hangar.
Charges horizontales longitudinales (𝐑𝐋)
– Freinage longitudinal (de translation).
– Effet de tamponnement.
– Vent sur pont s’il est à l’extérieur du hangar.
Coefficients
Selon le CTICM, pour le calcul des chemins de roulement on utilise deux coefficients : [4]
– C : coefficient d’adhérence d’un galet sur son rail.
– Ψ : coefficient de majoration dynamique des réactions verticales :
Ψ1 : chemin de roulement.
Ψ2 : support de chemin de roulement.
Calcul des réactions des galets d’un pont roulant
On a réussi à nous procurer une fiche technique de la part d’une société fabriquant des ponts roulant de tout type qui s’appelle « ABUS Levage France ».
Cette fiche technique comporte plusieurs caractéristiques concernant notre pont roulant, et parmi elles on a les réactions suivantes :
Charges statiques (réactions par galet)
Charges verticales (𝐑𝐕)
Charges horizontales longitudinales (𝐑𝐋 )
Charges horizontales transversales (𝐑𝐇)
Palan au milieu de la portée du pont
Palan à distance minimale du chemin de roulement
Fixation du rail sur la poutre de roulement
Le rail est fixé sur la poutre de roulement à l’aide d’une attache appelée Crapaud (voir figure ci-dessus) :
Dimensionnement de la poutre de roulement
Le calcul de la poutre du chemin de roulement se fait avec les charges les plus défavorables, soient les charges du pont roulant I selon le règlement ”CCM97” [3]
Condition de flèche
Le dimensionnement de la poutre de roulement se fait avec la condition de flèche. La flèche admissible est obtenue quand les deux charges sont en position symétrique par rapport au milieu de la poutre, il faut donc vérifier que :
Calcul du support du chemin de roulement
Le chemin de roulement est supporté par une console qui est sollicité par les efforts suivants :
– le poids propre de la poutre de roulement et du rail
– les actions verticales et horizontales des galets du pont roulant
– le poids propre de la console elle-même
Charge verticale
Etude sismique
Introduction
Les actions sismiques sur un bâtiment sont des actions dynamiques complexes, elles se manifestent par des mouvements essentiellement horizontaux imposées aux fondations.
Les forces d’inertie créées par leur masse, qui s’oppose aux mouvements, permettent aux constructions de résister à ces mouvements entraînant, par la même, des efforts dans la structure.
L’objectif visé dans ce chapitre est la détermination des efforts sismiques susceptible à solliciter notre structure, Pour ce faire, il est nécessaire de faire appel à l’une des trois méthodes de calcul préconisées par le « règlement parasismique Algérien RPA 99-Version 2003-(D.T.RB.C-2.48) [5]
La méthode statique équivalente,
La méthode d’analyse modale spectrale (spectre de réponse),
La méthode d’analyse dynamique par un accélérogramme.
Suivant la particularité de la structure de notre bâtiment, notre calcul se fera par la méthode d’analyse modale spectrale
Principe de la méthode
Elle consiste à déterminer les effets extrêmes engendrés par l’action sismique par le calcul des modes propres de vibrations de la structure qui dépendent à la fois de sa masse, de son effet d’amortissement et de ses forces d’inertie à travers un spectre de réponse de calcul. [5]
Classification
Classification des zones sismiques :
Le territoire national est divisé en quatre zones de sismicité croissante, définies sur la carte des zones de sismicité et le tableau associé qui précise cette répartition par wilaya et par commune.
ZONE 0: sismicité négligeable.
ZONE I: sismicité faible.
ZONE IIa et IIb: sismicité moyenne.
ZONE III: sismicité élevée.
Pour notre cas, et d’après la carte et le tableau cité précédemment : Tlemcen se situe dans une zone de sismicité faible « ZONE I »
Classification de l’ouvrage
D’après le RPA99V2003 la de notre ouvrage est classée en Zone I groupe 3. Et selon le rapport géotechnique relatif cet ouvrage on est en présence du sol meuble de catégorie S3.
Spectre de réponse de calcul
L’action sismique est représentée par le spectre de calcul suivant :
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Table des matières
Chapitre I: Presentation De L’ouvrage
I.1 Présentation du projet
I.2 Données géométriques de l’ouvrage
I.3 Localisation et données concernant le site du projet
I.4 Règlements utilisés
I.5 Matériaux utilisés
I.5.1 Acier
I.5.2 Boulons d’assemblage
I.5.3 Béton armé
I.5.4 Les aciers d’armatures
I.6 Conception structurelle
I.7 Conception structurale
I.7.1 Partie horizontale (toiture).
I.7.2 Partie verticale (les façades)
Chapitre II: Descentes des charges
II .1 Introduction
II .2 Charges permanentes
II .3 Surcharges d’exploitation
II .3.1 Surcharge de la Neige
II .3.1.1 Calcul de la charge de la neige
II.3.2 Action du vent sur la construction
II .4 Calcul de la force de frottement
Chapitre III: Dimensionnement des éléments secondaires
III.1 Chéneaux et descente des eaux pluviales
III.1.1Calcul de la section et du diamètre du chêneau
III.2.2 Caractéristiques de la tôle de couverture
III.2. Calcul des pannes de couverture
III.2.1. Charges à prendre en considération
III.2.2. Combinaisons des charges et actions
III.2.3 Moment maximum pour une poutre continue sur 4 appuis simples
III.2.4 Calcul de l’espacement
III.2.5 Dimensionnement des pannes
III.2.5.1 Combinaisons des charges
III.2.5.2 Calcul des moments sollicitant (ELU)
III.2.6 Condition de flèche (ELS)
III.2.7 Condition de flèche avec poids propre inclus
III.2.8 Classe du profilé IPE 160
III.2.8.1 Classe de l’âme fléchie
III.2.8.2 Classe de la semelle comprimée
III .2.9. Vérification des contraintes
III.2.10 Résistance de la panne au déversement
III.2.11 Résistance au voilement par cisaillement
III.2.12 Stabilité au flambement de la semelle comprimée dans le plan de l’âme
III.3 Calcul des liernes
III.3.1 Dimensionnement des liernes
III.4 Calcul des potelets
III.4.1 Calcul des charges et surcharges revenant au potelet le plus chargé
a/ Charge permanente G (poids propre)
b/ Surcharge climatique du vent (W1)
III.4.2 Dimensionnement du potelet
III.4.2.1 Incidence de l’effort normal
III.4.2.2 Classe du profilé IPE270
III.4.2.3 Vérification des contraintes
III.4.2.4 Résistance au flambement
Chapitre-IV : Dimensionnement du chemin de roulement
IV.1 Introduction
IV.2 La voie de roulement
IV.3 La poutre de roulement
IV.4 Caractéristiques du pont roulant
IV.5 Types de ponts roulants
IV.6 Description générale du calcul
IV.7 Définitions des charges et coefficients
IV.7.1 Charges verticales (𝐑𝐕)
IV.7.2 Charges horizontales transversales (𝐑𝐇)
IV.7.3 Charges horizontales longitudinales (𝐑𝐋)
IV.7.4 Coefficients
IV.8 Calcul des réactions des galets d’un pont roulant
IV.8.1 Charges statiques (réactions par galet)
IV.8.2 Charges verticales (𝐑𝐕)
IV.8.3 Charges horizontales longitudinales (𝐑𝐋)
IV.8.4 Charges horizontales transversales (𝐑𝐇)
IV.8.4.1 Palan au milieu de la portée du pont
IV.8.4.2 Palan à distance minimale du chemin de roulement
IV.9 Choix du rail
IV.9.1 Fixation du rail sur la poutre de roulement
IV.10 Dimensionnement de la poutre de roulemen
IV.10.1 Condition de flèche
IV.10.2 Caractéristiques du profilé
IV.10.3 Vérification de la flèche avec poids propre inclus
IV.10.3.1 Les deux charges sur galets
IV.10.3.2 Le poids propre sur la poutre de roulement
IV.10.3.3 Classe du profilé fléchi
IV.10.4 Résistance du profilé sous charges verticales
IV.10.5 Résistance de la section à l’effort tranchant
IV.10.6 Vérification sous charge horizontale
IV.10.7 Résistance de l’âme au voilement par cisaillement
IV.10.8 Résistance au déversement
IV.10.9 Résistance de l’âme à la charge transversale
IV.10.9.1 Résistance à l’écrasement
IV.10.9.2 Résistance à l’enfoncement local
IV.10.10.3 Résistance au voilement de l’âme
IV.10.11.4 Flambement de la semelle comprimée dans le plan de l’âme
IV.11 Calcul du support du chemin de roulement
IV.11.1 Charge verticale
IV.11.2 Charge horizontale
IV.11.3 Dimensionnement du support de chemin de roulement
IV.11.4 Classe de la section transversale en HEA180
IV.11.5 Vérification du profilé au flambement de la semelle comprimée dans le plan d’âme
IV.11.6 Vérification à l’effort tranchant
IV.11.7 Vérification de la flèche
Chapitre V : Etude sismique
V.1 Introduction
V.2 Principe de la méthode
V.3 Classification
V.3.1 Classification des zones sismiques
V.3.2 Classification de l’ouvrage
V.4 Spectre de réponse de calcul
V.5Analyse dynamique
V.6 Modélisation de la structure :
V.6.1 Etapes de modélisation
V.7 Analyse modale
V.8 Vérification de la structure
V.8.1 Vérification de la période fondamentale de la structure
V.8.2 Vérification de la force sismique à la base
V.8.3 Vérification des déplacements
Chapitre VI: Dimensionnement des éléments structuraux
VI. 1 Introduction
VI.2 Justification des traverses
VI.2.1 Charge répartie sur la traverse
VI.2.2 Caractéristiques de la traverse
VI.2.3 Efforts sollicitants
VI.2.4 Classe de la section transversale de la traverse
VI.2.5 Vérification de la flèche
VI.2.6 Condition de résistance de la traverse (Moment fléchissant + Effort tranchant + Effort normal)
VI.3 Justification des poteaux
VI.3.1 Efforts sollicitants
VI.3.2 Caractéristiques du profilé du poteau
VI.3.3 Classe de la section transversale du poteau
VI.3.4 Condition de résistance « Moment fléchissant +Effort normal »
VI.4. Justification des stabilités
VI.4.1 Les éléments comprimés
VI.4.1.1 Vérification au flambement
VI.4.1.2 Résistance plastique de la section brute
VI.4.2 Les éléments tendus
VI. 4.2.1 Résistance ultime
VI.4.2.2 Résistance plastique de calcul de la section nette
VI.4.2.3 Résistance plastique de calcul de la section brute
VI.4.2.4 Vérification
VI.5 Justification des poutres au vent (contreventements)
VI.5.1 Les éléments comprimés
VI.5.1.1 Vérification au flambement.
VI.5.1.2 Résistance plastique de la section brute
VI.5.2 Les éléments tendus
VI.5.2.1 Résistance ultime
VI.5.2.2 Résistance plastique de calcul de la section nette
VI.5.2.3 Résistance plastique de calcul de la section brute
VI.5.2.4 Vérification
Chapitre VII: Calcul des assemblages
VII.1 Introduction
VII.2 Liaison Poteau-traverse
VII.2.1 Efforts Sollicitant
VII.2.2 Soudure de la platine
VII.2.2.1 Soudure de la semelle tendue
VII.2.2.2 Soudure de l’âme
VII.2.3 Disposition constructives
VII.2.3.1 Pince longitudinale e1
VII.2.3.2 Pince transversale e2
VII.2.4 Calcul des boulons sollicités en traction
VII.2.5 Calcul des boulons sollicités au cisaillement
VII.2.6 Vérification de la pression diamétrale
VII.3 Liaison Traverse-Traverse (IPE 360-IPE360)
VII.3.1 Efforts sollicitantS
VII.3.2 Soudure de la platine
VII.3.2.1 Cordon de soudure
VII.3.2.2 Soudure de la semelle tendue
VII.3.2.3 Soudure de l’âme
VII.3.3 Disposition constructives
VII.3.3.1 Pince longitudinale e1
VII.3.3.2 Pince transversale e2
VII.3.4 Calcul des boulons sollicités en traction
VII.3.5 Calcul des boulons sollicités au cisaillement
VII.3.6 Vérification de la pression diamétrale
VII.4 Liaison Poteau-console
VII.4.1 Efforts Sollicitants
VII.4.2 Soudure de la platine
VII.4.2.1 Soudure de la semelle tendue
VII.4.2.2 Soudure de l’âme
VII.4.3 Disposition constructives
VII.4.3.1 Pince longitudinale e1
VII.4.3.2 Pince transversale e2
VII.4.4 Calcul des boulons sollicités en traction
VII.4.5 Calcul des boulons sollicités au cisaillement
VII.4.6 Vérification de la pression diamétrale
VII.5 Les pieds de poteaux
VII.5.1 Efforts sollicitants
VII.5.2 Dimensionnement de la plaque d’assise
VII.5.2.1 Cordons de soudure
VII.5.2.2 Surface de la platine
VII.5.2.3 Epaisseur de la platine
VII.5.3 Vérification de la contrainte de compression sur la semelle
VII.5.4 Vérification de la tige d’ancrage
VII.5.5 Condition d’équilibre du BAEL
Chapitre VIII: Calcul des fondations
VIII.1 Introduction
VIII.2 Charge à prendre en considération
VIII.3 Dimensionnement de la semelle
VIII.3.1 Détermination de A et B
VIII.3.2 Détermination de d et h
VIII.4 CALCUL DES LONGRINES
VIII.4.1 Dimensionnement des longrines
VIII.4.2 Calcul du ferraillage
VIII.4.3 Vérification de condition de non fragilité
VIII.4.4 Calcul des armatures transversales
VIII.4.5 Calcul de l’espacement des cadres
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