Bibliographie & annexes
Présentation
English
NOTE DE L'ÉDITEUR
La norme NF EN 13001 citée dans cet article a été remplacée par la norme :
- NF EN 13001-2 de mars 2021 : Sécurité des appareils de levage à charge suspendue - Conception générale - Partie 2 : charge
- NF EN 13001-3-5+A1 de mai 2021 : Appareils de levage à charge suspendue - Conception générale - Partie 3-5 : états limites et vérification des crochets forgés
Pour en savoir plus, consultez le bulletin de veille normative VN2106 (Juin 2021).
La norme NF EN 1993-1-5 de mars 2007 citée dans cet article a été remplacée par la norme NF EN 1993-1-5/A2 (P22-315/A2) : Eurocode 3 - Calcul des structures en acier - Partie 1-5 : plaques planes (Révision 2020)
Pour en savoir plus, consultez le bulletin de veille normative VN2002 (Mars 2020).
Les parties 3 et 4 de la norme NF EN 13001 citée dans cet article ont été remplacées par la norme NF EN 13001-3-4 (E52-013-4) "Appareils de levage à charge suspendue - Conception générale - Partie 3-4 : états limites et vérification d'aptitude des éléments de mécanismes - Paliers" (Révision 2019)
Pour en savoir plus, consultez le bulletin de veille normative VN1904 (avril 2019).
RÉSUMÉ
L’article concerne la conception et le calcul de poutres de roulement de ponts roulants. Les différents types de ponts sont rappelés, leurs mouvements, leurs paramètres de fonctionnement et les critères de choix liés à leur environnement et leur utilisation. Un catalogue des solutions pour concevoir une poutre de roulement, ainsi que ses supports et accessoires est également proposé chaque solution relevant d’un domaine d’application spécifique. Enfin, un triple calcul est expliqué :- détermination des sollicitations dues aux charges roulantes- vérifications des sections en résistance, aux instabilités et en déformations- calcul à la fatigue pour un nombre de cycles de manutention.
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Lire l’articleAuteur(s)
-
Sébastien BRUN : Ingénieur (CPA Experts, PARIS (France)) - Ancien élève du CHEC
-
Malory SIMON : Ingénieur études (ESG BE, Beaurepaire (France)) - Ancien élève de Polytech Clermont-Ferrand (ex CUST)
INTRODUCTION
Élément spécifique de charpente métallique parce que situé à l’interface entre la structure primaire et l’engin de manutention, la poutre de roulement de pont roulant concentre à elle seule bon nombre des problématiques rencontrées dans les techniques de conception et de calcul des constructions en acier.
En effet, nous sommes en présence ici de sollicitations dues aux charges mobiles, de torsion non uniforme, d’actions dynamiques, de sujets d’effets locaux spécifiques et de risques de fatigue qui sont autant de sujets d’analyse technique rarement présents simultanément sur un même élément.
Une poutre de roulement peut permettre la circulation d’un simple palan suspendu dans un atelier d’entretien automobile, mais aussi d’un pont roulant d’installation sidérurgique fonctionnant jour et nuit sans interruption et portant plusieurs centaines de tonnes. Entre ces deux configurations extrêmes, il y a évidemment une grande différence de conception.
Aussi, pour faire le bon choix de conception, il est nécessaire de connaître les différents types de pont roulant utilisés, leur mouvement, ainsi que les différents paramètres qui les caractérisent.
Passée cette première étape, il est alors possible de mettre en relation les poutres de roulements adaptées aux différentes configurations qui s’accompagnent de mesures qualitatives particulières dont le niveau augmente avec l’importance des différents paramètres que sont :
-
la portée du pont ;
-
la portée des poutres de roulement ;
-
les caractéristiques et l’intensité de la charge à lever ;
-
le nombre de cycles de manutention prévus pendant la durée de vie des poutres de roulement.
Longtemps conçues et dimensionnées suivant un assemblage de normes et de recommandations hétérogènes, les poutres de roulement sont, depuis quelques années, régies par un code de calcul unique en harmonie avec le code utilisé pour l’étude des engins de levage et de manutention.
Les méthodes de calculs employées utilisent les sollicitations déterminées par la résistance traditionnelle des matériaux que sont les torseurs d’efforts classiques à six composantes. Mais, dans un grand nombre de cas, il est nécessaire d’utiliser la théorie de la torsion fléchie (ou de Vlassov).
Pour les poutres sollicitées par des charges importantes et pour une utilisation intensive en termes de cycles de manutention, la vérification à la fatigue devient prépondérante en regard des limites traditionnelles de résistance et de déformation.
Des dispositions constructives adaptées permettent alors de limiter les chocs et les concentrations de contraintes dans les assemblages soudés ou boulonnés.
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Poutres de roulement
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1. Ponts roulants
1.1 L'outil « pont roulant » – Terminologie
Un pont roulant est un appareil de levage et de déplacement de charges circulant sur une succession de poutres de roulements (figure 1).
Une file de poutres de roulement constitue une voie de roulement et l'ensemble des voies de roulement représentent le chemin de roulement.
Un pont roulant est constitué d'un treuil de levage situé sur un chariot qui se déplace sur la (ou les) poutre(s) principale(s) du pont. Ces dernières reposent sur les sommiers équipés de simples galets, ou de boggie, permettant ainsi la circulation du pont roulant sur le rail de roulement (cf. figure 2).
Un pont roulant est qualifié de « bipoutre » s’il est constitué de deux poutres principales, et de « monopoutre » s'il y n’en a qu’une seule (figure 3).
Cet ensemble d'éléments permet d'assurer un transport de charges dans les 3 directions.
Chaque mouvement porte un nom défini (figure 4) :
-
le levage correspond au mouvement vertical ;
-
l'orientation est la rotation de l'axe vertical ;
-
la direction est associée au déplacement du chariot ;
-
la translation est associée à celui du pont roulant.
Nous verrons ici qu’un pont roulant, ainsi que les éléments soumis à ses actions, sont classifiés à partir de cycles de levages et de spectre des charges.
Un « cycle de levage » (ou cycle de travail) est une séquence de mouvements qui commence lorsque l’appareil de levage à charge suspendue est prêt à soulever la charge utile et qui s'achève lorsque l’appareil de levage est prêt à soulever la charge utile suivante (NF EN 13001-1, à consulter parmi les normes listées dans le Pour en savoir plus).
Le facteur « spectre de charge » caractérise l'ensemble des charges levées pour la durée totale d'utilisation du pont roulant au vu de sa capacité nominale.
Pour une tâche donnée, il peut se formuler de la manière suivant (norme EN 13001) :
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Ponts roulants
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - BAZILE (A.) - Pression et torsion locales d'une poutre de roulement. - Revue Construction Métallique, CTICM, n° 4, pp. 35-46 (1974).
-
(2) - CTICM - Recommandations pour le calcul et l’exécution des chemins de roulement – 1re partie : Charges à considérer et détermination des efforts. - Revue Construction Métallique n° 3, pp. 52-61 (1967).
-
(3) - CTICM - Recommandations pour le calcul et l’exécution des chemins de roulement – 2e partie : Contraintes et vérification de la stabilité. - Revue Construction Métallique n° 4, pp. 53-61 (1970).
-
(4) - CTICM - Recommandations pour le calcul et l’exécution des chemins de roulement – 3e partie : Dispositions constructives. - Revue Construction Métallique n° 1, pp. 65-74 (1973).
-
(5) - FEM - Section I : Appareils lourds de levage et de manutention – Règles pour...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
-
Logiciel LTBeam : Calcul du moment critique de déversement élastique. Logiciel gratuit disponible en téléchargement sur le site
-
CTICM. Site dédié à la construction métallique
-
ConstruirAcier
NF EN 1991-3 AFNOR (janvier 2013), Eurocode 1 – Actions sur les structures. Partie 3 : Actions induites par les appareils de levage et les machines.
NF EN 1991-3/NA AFNOR (janvier 2010), Eurocode 1 – Actions sur les structures. Annexe nationale à la NF EN 1991-3....
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