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Fichier : L14-4.doc
ESDEP
GROUPE DE TRAVAIL 14
SYSTEMES STRUCTURAUX : BATIMENTS
Leon 14.4
Poutres de ponts roulants
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OBJECTIF
Prsenter les fonctions structurales de la poutre de roulement
pour pont roulant et
fournir des notions de conception pour la poutre et pour ses
diffrents composants.
PREREQUIS
Leons 1B.5.1 & 1B.5.2 : Introduction la conception des
btiments industriels
Leons 6.6.1 & 6.6.2 : Flambement des lments rels de
structure
Leons 7.9.1 & 7.9.2 : Poutres non maintenues latralement
Leons 8.4 : Comportement et dimensionnement des poutres
planes
Volume 11 : Assemblages sous chargement statique
LEONS CONNEXES
Volume 12 : Fatigue
Leon 14.1.1 : Btiments niveau unique : introduction et structure
principale
Leon 14.1.2 : Btiments niveau unique : enveloppe et structure
secondaire
Leon 14.3 : Calcul des portiques simples : Calcul en
plasticit
RESUME
Les poutres de roulement pour pont roulant sont gnralement
considres comme
faisant partie intgrante de la structure du btiment et sont
conues en consquence.
Une approche plus raliste consiste considrer les poutres de
roulement comme faisant
partie du systme de transport mcanique dans lequel le composant
dominant est le pont
roulant lui-mme.
Il y a une forte interaction entre les parties stables et
mobiles du systme de pont
roulant. On ne peut esprer aboutir une conception russie en
traitant le pont roulant et
les poutres de roulement comme des structures spares.
Les forces appliques par le pont roulant sur les poutres sont en
partie le rsultat du
comportement du pont roulant lui-mme, spcialement en ce qui
concerne les rigidits
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verticale et latrale de la poutre. Le transfert des ractions
d'appui des roues du pont
roulant la poutre de roulement induit un schma complexe de
contraintes dans la
partie suprieure de la poutre et conduit, s'il n'est pas pris en
compte dans la conception,
des ruptures prcoces en service.
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1. INTRODUCTION
Lorsque l'on conoit des ponts roulants, des rails, des poutres
de roulement ainsi que la
structure porteuse de ces lments, les paramtres les plus
importants sont les poids
maximums et les poids les plus frquents que l'on peut tre amen
lever, ainsi que la
vitesse, l'acclration et la hauteur libre sous le pont roulant.
Les charges maximales des
roues sont dtermines en considrant la fois la capacit nette du
pont, son poids
propre et les effets dynamiques.
Les facilits de manutention dans les btiments portique simple
sont souvent assures
par des ponts roulants lgers en partie suprieure, se dplaant sur
des poutres de
roulement supportes par des corbeaux fixs aux poteaux (figure
1a).
La capacit maximale des ponts roulants ainsi supports est
d'environ 100 kN. Pour des
capacits suprieures, il est plus correct de prvoir un support
spar ou d'augmenter la
profondeur du poteau sous la poutre de roulement afin de fournir
un support adquat.
Lorsqu'un pont roulant est introduit dans un btiment, on doit
soigneusement s'assurer
que le btiment est correctement contrevent dans les deux
directions. Il convient
galement de signaler que lorsque des ponts roulants lourds sont
prsents, les poutres de
roulement peuvent tre sujettes des conditions svres de
fatigue.
1.1 La poutre de roulement et la structure
La mthode de support de la poutre de roulement dpend de
l'intensit des ractions
transmises, en relation avec la rigidit des lments de portique
du btiment.
Quelques dispositions typiques allant du plus lger au plus lourd
sont prsentes la
figure 1. Un poteau de support spar, comme montr dans les
figures 1b et 1d, est
intressant pour les ponts roulants lourds car il permet de
considrer l'effet du pont de
manire isole. Cependant il y a l danger si le dplacement du
poteau du btiment peut
induire un surplus de contrainte dans la connexion entre les
deux poteaux. Une
approche plus correcte et raliste consiste analyser les deux
poteaux comme un seul.
Une attention particulire doit tre donne au transfert des forces
horizontales depuis
l'me suprieure de la poutre au poteau. Cette connexion doit
:
rsister de manire sre aux ractions horizontales,
permettre une libre rotation du point d'appui de la poutre de
roulement,
permettre un ajustement latral de la poutre de roulement aprs
achvement du btiment.
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Le besoin d'ajustement est un aspect trs important. Il est
impossible de raliser des
portiques avec la tolrance requise par le fabricant de ponts
roulants et il est donc
essentiel que l'ensemble de la poutre de roulement puisse tre
ajuste de plus de 10mm,
en respectant les poteaux du btiment. De ce fait, des trous
oblongs et des cales sont
requises, comme montr la figure 2.
La libre rotation aux appuis de la poutre de roulement est
importante pour viter les
moments de flexion et de torsion dans les poteaux.
La rotation aux appuis d'une poutre continue peut tre assure
grce un appui flexible
appropri, comme montr la figure 3.
La rotation aux appuis d'une poutre simplement appuye rsulte
d'un mouvement
longitudinal de la semelle suprieure par rapport la ligne
moyenne. L'lment
connectant la semelle suprieure au poteau doit donc tre capable
de permettre un
mouvement longitudinal libre sans surcrot de contrainte. Une
simple plaque flexible
peut tre satisfaisante lorsque les mouvements sont infrieurs 1mm
mais une
connexion avec trous oblongs est une solution plus sre dans la
plupart des cas (voir
dtail B, figure 2).
Un autre aspect vital est que la distance entre deux poteaux
d'un portique hauteur du
rail varie avec le chargement. La variation de distance entre
deux cas de chargement
peut facilement dpasser 1/180me du poteau. Les jeux sur les
semelles de roulement
doivent alors tre bien plus larges que ce quoi l'on s'attend au
premier abord (on
recommande souvent 50mm et plus).
Le contreventement longitudinal du btiment et des poutres de
roulement peut tre
assur de diffrentes manires :
un contreventement vertical utilis la fois pour le btiment et
pour la poutre de roulement
des traves de contreventement vertical avec connexion directe
aux corbeaux et positionnes dans le plan de la poutre de roulement
(pour les ponts roulants
lourds)
un contreventement vertical la fois dans le plan de la poutre de
roulement et des poteaux du btiment (uniquement pour les ponts
roulants trs lourds)
Si la dernire mthode est utilise, on doit assurer un certain
encastrement des corbeaux
de pont roulant pour viter la torsion dans le poteau. Cette
restreinte est normalement
obtenue par un treillis ou braconnage horizontal, comme montr la
figure 4.
L'emplacement idal pour la trave de contreventement est
mi-chemin entre les joints
d'expansion de la poutre de roulement ou au milieu du btiment,
voir figure 5. Cette
disposition vite l'apparition de forces de compression axiales
dues une augmentation
de temprature et pouvant causer le flambement des poutres de
roulement. De plus, elle
oblige l'expansion se produire dans les deux directions et
minimise ainsi le
mouvement total. Seuls les poteaux situs sous la poutre de
roulement sont dforms.
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C'est le niveau des contraintes secondaires associes cette
dformation qui limite la
distance entre joints de dilatation. La distance maximale
autorise entre joints de
dilatation dpend de la capacit de dplacement.
Une manire de transfrer les efforts axiaux dans une poutre
simplement appuye
directement dans le support travers l'assemblage est montre aux
figures 2 et 3. Le
dtail montre galement une mthode de support des poutres par
raidisseurs d'appui. Il
faut alors prter attention l'excentricit locale du raidisseur
d'appui par rapport l'me
du corbeau.
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2. TYPES DE PONTS ROULANTS
Les types les plus courants de ponts roulants sur des poutres de
roulement leves sont :
les ponts roulants suprieurs constitus d'une poutre simple ou
double portant entre les chariots d'extrmit (figure 6a)
les ponts roulants infrieurs avec des chariots d'extrmit spciaux
pour lesquels les roues se dplacent sur la semelle infrieure des
poutres de roulement
(figure 6b)
2.1 Classification des ponts roulants
Les charges des roues de pont roulant ont des composantes
statique et dynamique. Ces
deux composantes sont fonction du temps et varient avec la
position du pont et
l'intensit de la charge. Les charges leves par le pont
consistent en un spectre de
charges lgres, moyennes et lourdes. Les forces dynamiques dues
l'acclration, au
freinage, au levage et l'irrgularit des rails varient galement
d'une installation
l'autre.
Pour assurer une conception conomique des ponts roulants, ils
sont normalement
diviss en plusieurs classes dpendant de leur frquence
d'utilisation, du rapport moyen
des charges leves sur la capacit de charge et des effets
dynamiques existant en
service. De cette manire, il est possible d'estimer le risque de
fatigue du pont et des
poutres de roulement durant la dure de vie de calcul.
La classification est base sur deux facteurs :
la frquence d'utilisation,
l'tat de chargement (rapport de la charge relle ou suppose sur
la charge de scurit en service).
La slection des valeurs de frquence d'utilisation et d'tat de
chargement dtermine la
classification finale d'un pont roulant.
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3. RAILS DE PONT ROULANT
Le rail de pont roulant et son interaction avec la semelle
suprieure de la poutre a une
influence trs forte sur les performances du pont. De ce fait, il
est important de savoir
quel type de pont sera install lorsque l'on dimensionne le rail
et la poutre de roulement.
Les caractristiques de chargement adopter doivent tre en accord
avec le pont roulant
qui sera probablement install. Ces caractristiques peuvent tre
obtenues partir des
manuels des fabricants. En pratique, il est parfois impossible
de raliser en mme temps
le dimensionnement du pont et de la poutre de roulement car le
pont est command bien
plus tard que la structure du btiment. Le rsultat peut alors tre
un sous-
dimensionnement conduisant des problmes comme une fatigue
excessive du rail ou
des semelles de roulement ou des fissures de fatigue en partie
suprieure de l'me de la
poutre.
Le rail de pont roulant doit satisfaire les exigences concernant
la protection la fatigue
de la semelle suprieure et la distribution sur la plus grande
surface de contact possible
des charges amenes par les roues. De plus, le rail de pont doit
avoir :
une rsistance adquate la fatigue
une rigidit la flexion importante
Deux types de rails de pont roulant sont montrs la figure 2
:
un rail-bloc
un profil lamin spcial
3.1 Raboutage des rails
Il existe deux types de joints :
les joints liant des longueurs individuelles
les joints de dilatation
Des rails plus longs peuvent tre obtenus par soudage ou par
boulonnage. Les joints par
soudure sont normalement suprieurs aux joints par boulonnage car
la soudure permet
d'viter une discontinuit et fournit une surface de roulement
lisse. Un soin particulier
doit tre accord l'opration de soudure si l'acier est haute
teneur en carbone et en
manganse.
Des joints de dilatation des rails doivent tre prvus sur les
grandes distances lorsque les
rails sont fixs aux poutres. Ils doivent concider avec les
joints de la poutre principale.
Un transfert graduel des charges des roues d'un rail l'autre est
assur si les extrmits
du rail sont chanfreines comme montr la figure 7.
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3.2 Fixation des rails
Diffrents types d'assemblage des rails sont montrs la figure 8.
L'approche
traditionnelle consiste utiliser un assemblage bloquant le rail
dans toutes les
directions. L'assemblage des rails-bloc est toujours ralis par
soudure en atelier.
L'assemblage des profils de rails lamins spciaux est normalement
obtenu par
agrafage trs rigide ou par soudure du rail la semelle de la
poutre de roulement.
La soudure a l'avantage de permettre un positionnement prcis du
rail sur la ligne
centrale de la poutre, du fait qu'un ajustement latral est
possible. Nanmoins,
l'utilisation de la soudure cre dans certains cas des problmes.
Par exemple :
une reprise ultrieure peut tre difficile,
dans les assemblages des poutres de roulement isostatiques des
ponts roulants si la soudure est ralise latelier,
une soudure sur site est ncessaire si des poutres de roulement
continues sont utilises. Le problme est rsolu si la soudure sur
site est situe en des positions
o les moments de flexion sont minimaux et dans ce cas, l'tat de
contrainte dans
les soudures est moins critique,
les soudures peuvent entraner des fissures de fatigue,
lorsqu'un acier haute rsistance a t choisi, l'opration de
soudure est plus difficile
La pratique moderne tend vers un assemblage crant une restreinte
partielle, comme
montr la figure 8c. Le rail est bloqu dans les directions
verticale et latrale mais les
agrafes permettent au rail de se dplacer dans la direction
longitudinale.
La figure 9 montre une mthode trs conomique, pour les
applications grand
rendement, d'obtenir une restreinte latrale par une soudure de
chantier bloquant le
mouvement latral, ralise entre deux points d'agrafage, au lieu
d'utiliser des boulons
haute rsistance dans les agrafes pour liminer la possibilit de
mouvement. Ce type de
fixation doit tre vrifi pour son influence sur la fatigue de la
poutre de roulement.
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4. CHARGES SUR LA POUTRE DE ROULEMENT
Les charges statiques des roues sont dpasses durant le
fonctionnement du pont
roulant, du fait des effets d'impact et d'inertie, ainsi que
d'autres effets dynamiques. Les
effets peuvent galement se traduire par des forces latrales sur
le dessus du rail du
pont. Les facteurs principaux considrer sont :
l'acclration et la dclration du pont roulant et du chariot,
le degr de contrle de la vitesse de levage,
la position non verticale l'origine du levage, voir figure
10,
la tendance du pont se dplacer obliquement, voir figure 11,
la condition de surface et l'paisseur des joints du rail.
Ces effets dynamiques peuvent tre approxims en multipliant les
charges statiques des
roues par un facteur appropri pouvant varier de 1 2.
Un dplacement oblique du pont roulant peut galement induire des
charges latrales,
comme montr la figure 11. Les forces sur le rail agissent dans
des directions
opposes sur chaque roue des chariots d'extrmit et dpendent du
rapport de la porte
du pont roulant sur la base de la roue.
Les efforts longitudinaux dus l'acclration et au freinage du
pont doivent tre vrifis
par un calcul, lorsque les donnes sur les masses des parties en
mouvement et leurs
acclrations sont connues.
Les cales d'arrt d'extrmit places sur la poutre de roulement
doivent tre conues
pour encaisser l'effort de choc du pont. Cet effort de choc est
calcul partir de l'nergie
cintique de la masse du pont roulant mais sans la charge leve
car celle-ci est
suspendue au cordage. Une autre approche consiste utiliser des
dispositifs
lectroniques pour arrter le pont aux extrmits, ce qui entrane
une situation de
chargement plus favorable pour la structure supportant la poutre
de roulement.
Les autres charges considrer sont :
les passerelles et les chelles attaches la poutre,
les cbles d'alimentation et d'instrumentation.
Pour plus d'informations quantitatives sur les charges prendre
en compte lors de la
conception d'une poutre de roulement, on peut se rfrer aux
normes nationales ou la
documentation des fabricants de ponts roulants.
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4.1 Transfert des charges la semelle suprieure
Les charges transmises au rail produisent un tat de contrainte
triaxial dans la semelle et
la partie suprieure de l'me. Les composantes de la contrainte
sont :
une contrainte de compression dans la direction longitudinale de
la semelle
une contrainte de compression dans l'me dans la direction
verticale
une contrainte de flexion locale dans la semelle dans la
direction longitudinale
une contrainte de flexion locale dans l'me dans la direction
transversale
des contraintes de cisaillement dans l'me
Pour faire une estimation raliste des contraintes, les
suggestions suivantes pour le
dimensionnement peuvent tre donnes :
la charge des roues doit tre distribue sur une longueur gale au
double de la hauteur des rails ;
les contraintes dans l'me doivent tre calcules en faisant une
hypothse d'excentricit de la roue par rapport l'axe de l'me qui
peut se produire aux
appuis ou lorsque le pont roulant et/ou le rail ont srieusement
souffert de la
fatigue. L'excentricit du rail par rapport la poutre de
roulement est
habituellement vite en les connectant avec de trs faibles
tolrances (de
prfrence par soudure en atelier) ;
les soudures connectant l'me la semelle doivent tre vrifies pour
une combinaison de contraintes verticales et de flexion, dues
l'excentricit (de la
charge de roue), en plus du cisaillement ;
pour viter un besoin de dplacer le rail de sa position au-dessus
de l'me, l'alignement de l'ensemble de la poutre de roulement doit
tre possible. Pour cela,
on utilise des trous oblongs et des cales, voir figure 2.
si des poutres de roulement soudes sont utilises, un cordon de
soudure en peine pntration doit tre utilis pour l'assemblage de la
semelle suprieure et de l'me,
afin de donner de la rsistance la fatigue.
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5. CHOIX DE LA POUTRE DE ROULEMENT
Durant la phase de conception du dimensionnement de la poutre de
roulement, les
questions fondamentales sont :
doit-on utiliser une poutre simplement appuye ou continue ?
doit-on utiliser une poutre me pleine ou une poutre treillis
?
doit-on utiliser une construction semelle simple ou double ?
doit-on utiliser un acier haute rsistance ?
Dans certains pays, les poutres simplement appuyes sont prfres ;
dans d'autres se
sont les poutres continues. Lorsque des poutres continues sont
utilises, on doit prter
une attention spciale :
aux flches diffrentielles des embases adjacentes. Ceci doit tre
limit L/600 ;
la construction, spcialement lorsque la soudure sur site est
choisie.
La figure 12 montre quelques sections utilises pour les poutres
de roulement. Pour des
faibles portes et des charges de pont roulant faibles ou
moyennes, il est normalement
possible d'utiliser des profils lamins. Dans certains cas, un
renforcement peut tre
ncessaire pour fournir une rsistance aux efforts latraux
(figures 12a c).
Les poutres me pleine simple sont convenables pour la majorit
des ponts roulants
plus lourds. Leur rsistance insuffisante aux efforts latraux est
normalement surmonte
en introduisant un braconnage horizontal, comme montr la figure
12d.
Les poutres caisson ont du succs pour le pont lui-mme mais sont
rarement utilises
pour la poutre. Le rail doit tre situ directement sur l'me de la
poutre caisson, pour
que les contraintes de flexion transversales dans la semelle
suprieure puissent tre
vites, comme montr la figure 12d.
L'acier haute rsistance est rarement utilis dans les poutres de
roulement car les
considrations de fatigue limitent svrement les contraintes
admissibles et donc
rduisent les avantages conomiques (les rsistances la fatigue
pour les aciers doux ou
haute rsistance pour les structures soudes sont les mmes). De
plus, les
considrations de flche, de dversement et de flambement par
torsion empchent
galement le concepteur de tirer profit de l'utilisation d'un
acier haute rsistance.
5.1 Proportions de poutre optimales
Une srie de rgles gnrales pour guider le choix d'une hauteur de
poutre de roulement
optimale ne peut tre fournie, du fait de la variation des cas de
charge et des diffrences
dans les sections normalement utilises. De manire grossire, la
valeur usuelle adopte
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pour les rapports hauteur sur porte de la poutre se situe entre
8 et 14. La limitation de
flche peut dicter une hauteur plus importante, spcialement pour
les grandes portes.
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6. DIMENSIONNEMENT DE LA POUTRE DE ROULEMENT
Le dimensionnement des poutres de roulement comporte certains
aspects spciaux qui
ne sont pas souvent prsents dans les considrations de
dimensionnement des autres
types de poutre :
combinaison de charges concentres et de moments de flexion,
combinaison de charges latrales et de dversement et flambement
par torsion,
combinaison de voilement d'me et de contraintes de flexion d'me
dues la torsion induite par l'excentricit du rail et par les effets
latraux,
un dimensionnement ncessaire contre la ruine prcoce par
fatigue.
Le degr de raffinement requis en considrant les effets spciaux
durant le
dimensionnement dpend beaucoup de la classe de pont roulant.
Une des dcisions les plus importantes en rapport avec le
dimensionnement est de
dterminer jusqu'o l'on peut aller dans la minimisation de la
masse d'acier. Une bonne
conception doit prendre en compte tous les cots durant la priode
de vie de conception
de l'installation de pont roulant. Un dimensionnement trs lger
peut aboutir un
premier cot faible mais ensuite de forts cots de maintenance
rsultant d'un besoin de
rparations frquentes.
6.1 Dtails de la liaison poteau-poutre de roulement
La charge prdominante est verticale. La poutre de roulement est
normalement
directement porte par appui sur le poteau ou par l'intermdiaire
d'un corbeau. La
meilleure manire d'avoir un flux de contraintes scurisant de la
poutre de roulement au
poteau ou au corbeau, avec un minimum d'excentricit, s'exprime
en termes de corbeau
soud, comme montr la figure 2.
La seconde charge principale est transversale. La figure 13a
montre un dtail dangereux
frquemment utilis pour les poutres de ponts roulants lgers afin
de rsister aux efforts
latraux. La figure 13b illustre la dformation rversible laquelle
l'me de la poutre est
soumise - action aboutissant au rsultat montr la figure 13c. La
ruine peut facilement
tre vite simplement en connectant la semelle suprieure
directement au poteau,
comme montr la figure 14. La semelle suprieure agit comme une
poutre horizontale,
donnant sa raction dans le poteau.
Un autre effet caus par ce mauvais dtail est montr la figure 15.
La flche verticale
de la poutre entrane une rotation de ses extrmits sur l'appui
fourni par le poteau. Si la
connexion n'est pas conue pour ce cas, le rsultat est un
cisaillement lev des
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assembleurs suprieurs et une traction locale dans l'me, ce qui
peut conduire une
ruine dans cette zone de l'me.
Une poutre continue offre une solution possible au problme de
rotation lorsqu'un dtail
flexible comme celui de la figure 3 est choisi.
6.2 Exigences de rigidit
Les valeurs maximales suivantes pour les valeurs de la flche de
la poutre doivent
normalement ne pas tre dpasses si l'on dsire viter des effets
dynamiques
indsirables et scuriser le fonctionnement du pont roulant :
flche maximale mi-porte, due aux ractions maximales des roues,
sans considrations de service : L/700
flche maximale mi-porte, due aux ractions maximales des roues
multiplies par le coefficient de service : L/600
En l'absence de calculs plus dtaills, il est acceptable de
considrer que la semelle
suprieure rsiste tout effort horizontal. L'exigence de rigidit
pour la flche
horizontale est essentielle pour se prmunir d'un dplacement
oblique du pont roulant.
La flche verticale est normalement limite une valeur infrieure
25 mm pour viter
les vibrations excessives causes par l'opration de levage et le
cheminement du pont.
6.3 Raidisseurs d'me
Il n'est plus conomique d'utiliser des mes non raidies lorsque
la hauteur des poutres
augmente, parce qu'une large proportion de la matire est dans
l'me. Les raidisseurs
d'me permettent :
d'viter le voilement dans l'me,
d'augmenter la capacit de rotation de la semelle suprieure.
Un retournement de la semelle suprieure caus par les effets
latraux doit tre empch
par l'me seule, si les raidisseurs d'me ne sont pas prsents.
Lorsque la poutre est
relativement haute et que les efforts latraux sont importants,
il n'est pas possible de se
passer de raidisseurs d'me. La distance entre raidisseurs ne
doit pas tre trop grande,
pour empcher le retournement de la semelle suprieure d'tre trop
important mi-
distance entre deux raidisseurs.
La mthode de liaison des raidisseurs l'me et aux semelles doit
tre dtaille avec
attention pour viter la ruine par fatigue. La fatigue dans la
semelle tendue peut tre
vite par un saut de 4 t entre l'extrmit du raidisseur et la
semelle infrieure, comme
montr la figure 16. Il subsiste nanmoins un risque de fatigue
dans l'me l'extrmit
du raidisseur.
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Malgr cela, le dtail montr la figure 17 est normalement considr
comme la
meilleure solution. Le raidisseur doit tre soud la semelle
comprime de manire ce
que le mouvement relatif entre la semelle et l'me d aux efforts
latraux soit totalement
contrl. Le raidisseur doit au maximum tre grug sur une hauteur
de 200 mm.
6.4 Efforts latraux et dversement ou flambement par torsion
Les effets simultans de la torsion induits par les efforts
latraux et le dversement ou
flambement par torsion peuvent tre considrs de plusieurs faons.
Il est souvent
difficile de dcider avec quel degr de rigueur les calculs
doivent tre effectus. Les
efforts latraux dus un levage non vertical, aux effets d'inertie
et au cheminement
oblique du pont roulant peuvent uniquement tre estims
approximativement. Les
valeurs obtenues partir des normes appropries associes aux
coefficients de scurit
donns dans ces normes sont les seules prises en compte lors de
la conception.
La torsion dans le profil est cause par :
un effort latral agissant au niveau de la tte de rail,
l'excentricit de l'effort vertical due aux tolrances
d'assemblage du rail la poutre (voir 4.1).
La gomtrie de la semelle suprieure doit tre choisie parmi les
alternatives offrant la
meilleure rsistance la torsion et la meilleure rigidit
latrale.
6.5 Considrations de fatigue
Les poutres de roulement sont soumises des cycles rpts de
charge-dcharge. Le
nombre de cycles de chargement auxquelles sont soumises
certaines parties de la poutre
de roulement peut tre de 2 4 fois le nombre de passages du pont
roulant car chaque
passage des roues cause des fluctuations de contraintes. Cet
effet est l'une des raisons
pour lesquelles un soin spcial doit tre accord au dtail de la
partie suprieure de la
poutre de roulement.
Le nombre de passages du pont n'est pas simple estimer. Pour des
objectifs de
dimensionnement, il est admis que le nombre de fluctuations de
contraintes correspond
la classe du pont roulant comme spcifi dans les normes.
Les zones critiques lors de la conception la fatigue sont les
connexions raidisseur-
semelle, raidisseur-me et semelle-me o il existe de fortes
concentrations de
contraintes. Les recommandations suivantes sont faites :
Les soudures liant les raidisseurs l'me de la poutre doivent tre
termines distance des semelles pour rduire la concentration de
contraintes (voir figure 17)
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Les soudures liant l'me la semelle suprieure doivent tre des
soudures d'about de pleine pntration, mme si des soudures filantes
sont parfois utilises pour des
ponts roulants lgers fonctionnement primaire statique.
Un renforcement des semelles par couvre-joint entrane une moins
longue dure de vie de fatigue.
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7. CONCLUSION
Les poutres de roulement ncessitent un soin particulier dans
leur conception et leurs
dtails. Elles doivent tre considres comme un dtail mcanique. Les
incertitudes,
spcialement vis--vis des charges latrales et du transfert des
efforts aux poutres,
doivent tre clairement identifies. Dans la suite, des guides
pour aboutir une
conception propre sont fournis :
Les calculs simplifis sont adquats pour les ponts roulants
charges lgres mais des analyses plus rigoureuses sont requises pour
les ponts charges lourdes. La
complexit de l'analyse structurale peut tre dcide partir de la
classe du pont.
Mme si une conception avec poids minimum peut fournir une
solution conomique beaucoup de problmes de conception, ce n'est pas
le cas pour la
conception des poutres de roulement pour lesquelles les prix
totaux incluent les
frais de maintenance.
On doit prter attention aux dtails pouvant rduire la dure de vie
la fatigue de la poutre de roulement. Cette considration s'applique
spcialement la partie
suprieure de la poutre.
La ralisation des soudures doit faire l'objet d'une inspection
plus rigoureuse que celle pour le reste de la structure du
btiment.
On ne doit pas autoriser des liaisons par soudure supplmentaires
durant la dure de vie d'une poutre de pont roulant utilise
intensivement.
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8. LECTURES COMPLEMENTAIRES
1. Petersen, C., Stahlbau, Friedr. Vieweg & Sohn, 1988.
2. Dubas, P. and Gehri, E., Stahlhochbau, Springs-Verlag,
1988.
3. Gorene, Crane Runway Girders, Steel Construction, Vol. 10,
n4.
4. Mueller, J. E., Lessons from Crane Runways, Steel
Construction, Vol. 10, n4.
