Interaction grue-structure dans les moulins ou bâtiments similaires

Interaction grue-structure dans les moulins ou bâtiments similaires

Il est évident que la grue elle-même et la structure porteuse interagissent. La mesure dans laquelle le concepteur de structures en tient compte est une question de jugement. Le fait que le pont roulant relie les deux rails de la grue est reconnu lorsque les forces latérales transversales dues aux accélérations du chariot ou à la prise de la charge de manière non verticale sont réparties sur les deux rails de la grue en proportion de la rigidité latérale de la structure porteuse. Il suffit que la friction ou les roues à double boudin transfèrent ces forces aux rails. Il s’ensuit que la grue peut être considérée comme faisant partie de la structure dans d’autres combinaisons de charges, à condition que la force de frottement dépasse les forces latérales transversales spécifiées ou pondérées appropriées, selon l’état limite étudié.

Un deuxième facteur à prendre en compte est que le poids propre de la grue peut ne pas être réparti symétriquement, que ce soit dans le sens transversal ou longitudinal, ce qui entraîne des charges sur les roues plus lourdes sur un rail que sur l’autre ou des charges réparties de manière non uniforme le long d’un rail de l’avant à l’arrière. Quoi qu’il en soit, les paires de roues de grue sont généralement articulées de telle sorte que les charges verticales au sein de la paire sur un côté sont égales, tandis que les articulations multiples augmentent le nombre de roues avec des charges nominalement égales.

Au-delà de cela, cependant, la rigidité transversale des bogies de la grue peut affecter la distribution des forces latérales sur les rails. N’oubliez pas que la fonction des ensembles de bogie est de répartir la charge sur les roues.Dans les bâtiments tels que les usines, les grues lourdes dotées de plusieurs jeux de roues peuvent avoir un empattement plus long que l’espacement des baies. La grue n’impose pas simplement un ensemble de charges indépendantes sur les roues à la structure, car l’assemblage d’extrémité peut avoir une rigidité latérale comparable à celle de la poutre de roulement de la grue. Il ne s’agit pas d’un vent ou d’une autre charge de ce type, sans structure derrière elle, qui suit la structure lorsqu’elle se déforme. Mais lorsque la poutre du chemin de roulement de la grue se déforme, l’ensemble du chariot d’extrémité a tendance à s’étendre entre les roues qui agissent contre les points durs. Bien que la pratique courante ait toujours été de ne pas en tenir compte, l’évaluation de l’interaction grue-structure, en particulier lors de l’examen de structures existantes, peut être bénéfique. Par exemple, l’assemblage des bogies d’extrémité peut en fait fournir une certaine continuité d’une travée à l’autre pour les charges transversales, même si les fermes de raidissement latéral ne sont pas continues.

Note : Les arguments présentés ci-dessus s’appliquent surtout aux poussées latérales où des roues à friction ou à bride peuvent générer les forces de cisaillement nécessaires pour que les deux éléments pliés agissent ensemble.

Dégagements

Chaque grue nécessite un espace de travail qui doit être maintenu libre de tout obstacle. L’aménagement d’un bâtiment industriel équipé de ponts roulants doit être élaboré en fonction de cette enveloppe. AISE (2003), CMAA (2004), MBMA (2002) et Weaver (1985) fournissent des diagrammes de dégagement vierges. Les problèmes qui ont été rencontrés sont les suivants:

– les grues se heurtent aux entretoises de genou de la charpente du bâtiment,

– le dégagement insuffisant autorisé par rapport à la face inférieure de la structure du toit située au-dessus, parfois en raison de déflexions et de connexions structurelles non indiquées sur les dessins de conception,

– le dégagement insuffisant sous les poutres du chemin de roulement de la grue,

– le dégagement insuffisant par rapport à la face des colonnes . Weaver (1985) suggère que si le personnel est autorisé sur la piste, il devrait y avoir environ 450 mm de dégagement par rapport à la face des colonnes, et seulement 25 mm dans le cas contraire. Se référer également aux normes de sécurité du propriétaire,

– dégagement insuffisant par rapport au mur d’extrémité du bâtiment, ce qui entraîne une réduction de l’espace d’exploitation ou des extensions coûteuses de type « doghouse » aux extrémités des pistes.

Méthodes d’analyse

Au minimum, des méthodes d’analyse élastique du second ordre devraient être utilisées pour les structures couvertes par ce guide de conception, conformément à la philosophie de la norme S16-01. Les méthodes de conception plastique ne sont pas recommandées, sauf peut-être pour les études de réhabilitation où des aspects tels que la déflexion et la fatigue peuvent ne pas être contrôlés.

L’utilisation de la modélisation structurelle informatisée avec un logiciel éprouvé pour tenir compte des effets de balancement, P-& , au lieu des méthodes plus approximatives de la clause 8.7.1 de la S16-01 est recommandée. Les logiciels informatiques couramment utilisés sont facilement capables non seulement de faire une analyse élastique du second ordre, mais en ajoutant des joints sur la longueur des éléments de compression soumis à la flexion, les effets P-& (clause 13.8.4 de la S16-01) sont générés en même temps que les effets P- ?La prise en compte de ces effets peut être simplifiée par une modélisation structurelle judicieuse. Le concepteur expérimenté devrait être en mesure d’isoler les combinaisons de charges critiques et ainsi réduire le nombre de combinaisons de charges qui nécessitent une analyse de second ordre.

Charges théoriques

La S16-01 exige l’utilisation de « charges théoriques » pour évaluer les effets sur la stabilité (clause 8.7.2). Cette approche est quelque peu différente des méthodes ASD, WSD et LRFD de l’AISE et de l’AISC où les longueurs effectives utilisant le facteur élastique « K » bien connu mais approximatif sont utilisées. Les charges fictives sont utilisées en Europe, en Australie et en Afrique du Sud et sont reconnues par les chercheurs américains. Leur utilisation permet d’éviter les poutres faibles. Les charges théoriques sont des charges fictives ou pseudo-latérales, prises dans la norme S16-01 comme un faible pourcentage (0,5%) des charges de gravité pondérées à chaque « étage » de la structure. Les effets de charge en translation ainsi générés (sinon il n’y aurait pas de charge latérale) transforment le problème de flambage ou de bifurcation en un problème de résistance dans le plan. Il n’est pas nécessaire de considérer des facteurs de longueur « effectifs » supérieurs à un.

L’utilisation de charges théoriques appliquées à la structure porteuse d’une grue exige des considérations qui vont au-delà de celles habituellement rencontrées dans la construction résidentielle ou commerciale, car les charges latérales sont appliquées au niveau de la poutre de roulement de la grue. La définition d’un « étage » pour un bâtiment industriel peut être sujette à interprétation et les concepts de longueurs « effectives » et « équivalentes » appliqués aux colonnes étagées nécessitent des étapes d’analyse et de conception qui ne sont pas bien couvertes par les aides à la conception couramment utilisées.

Écrit par : Mehdi

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