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Auteur(s)
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Richard GLODKOWSKI : Ingénieur de l’Université de Liège - Chef du Service des Calculs et des Essais de la Société Nordon et Cie
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Lire l’articleINTRODUCTION
La révolution industrielle s’est fortement accélérée depuis la dernière guerre et s’est accompagnée de la croissance des moyens qui, à leur tour, ont influencé les méthodes de calcul.
L’apparition de l’ordinateur bouleverse ces dernières et facilite en même temps la transmission du savoir-faire dans le monde entier.
Avant le règne de l’ordinateur les études des tuyauteries se limitaient à des cas très simples. Certains constructeurs, peu nombreux, ont recouru avantageusement à des études sur modèles réduits qui donnent de très bons résultats, mais sont relativement coûteuses et longues.
De plus, l’examen des lignes de conduite se limitait la plupart du temps au calcul des effets de la dilatation thermique sur les efforts et les contraintes dans les tubes. La prise en compte des autres sollicitations telles que le poids ou le vent se faisait au moyen de règles pratiques et de calculs approximatifs.
Avec l’ordinateur, la liste des sollicitations traitées s’allonge et l’on peut aborder les calculs itératifs, impensables autrement, qui permettent de résoudre les problèmes de frottements et de vibrations.
La taille des mémoires de l’ordinateur étant pratiquement sans limite, il se prête aux calculs par les ensembles matriciels qui facilitent énormément la formulation et, par là même, la solution des problèmes de tuyauterie.
Actuellement les calculs des ensembles et plus particulièrement les calculs matriciels sont largement enseignés dans les écoles et dans les universités. Il est donc inutile de les résumer dans cet article, d’autant plus qu’ils sont utilisés ici sous une forme assez élémentaire.
La réponse élastique des éléments des tuyauteries aux diverses sollicitations se manifeste surtout par la flexion, d’où le titre du présent article : Flexibilité.
Ce titre couvre l’ensemble des méthodes de calcul des tuyauteries et ne doit pas être confondu avec la méthode particulière dite de flexibilité basée sur l’aptitude à la déformation des divers membres sous l’effet des charges unitaires.
Pour les équations générales de calcul des structures, le lecteur se reportera à la rubrique spécialisée dans le traité Sciences fondamentales.
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Sollicitations dynamiques : vibrations, séismes
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6. Autres méthodes d’étude des tuyauteries
6.1 Revue des diverses méthodes
Les calculs des tuyauteries ont fait un bond en avant depuis le développement des ordinateurs et l’application du calcul matriciel. Les calculs théoriques étaient, encore récemment, limités aux problèmes où le nombre des inconnues ne dépassait pas douze et où le comportement des éléments de tuyauteries était simplifié au maximum.
Avant l’utilisation des ordinateurs, les méthodes expérimentales se développaient et, dans certains cas, aboutissaient à des résultats très positifs. Les méthodes expérimentales étaient difficiles à adapter à la pratique industrielle ; néanmoins, les études sur modèle réduit ont été nombreuses et souvent complexes et ont contribué à la progression importante de la connaissance des tuyauteries [13] [14] [15].
Les calculs théoriques de tuyauteries sont marqués depuis leur début par le développement de deux méthodes basées l’une sur la flexibilité, l’autre sur la raideur, la matrice élémentaire carrée de format 6 de raideur étant égale à l’inverse de celle de flexibilité.
Le calcul avec les matrices de flexibilité recherche les efforts subis par les fixations en partant de déplacements virtuels connus. Par contre, les matrices de raideur conduisent à la détermination des déformations aux nœuds où les diverses branches se rencontrent et où leurs actions sont en équilibre [17]. Dès que les mouvements des nœuds sont connus ; on calcule les efforts et le détail des déformations de chaque branche séparément.
Le développement des calculs dynamiques et l’augmentation de la taille des ordinateurs ont donné naissance à la technique qui porte le nom de méthode des éléments finis. Nous verrons 6.4...
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Autres méthodes d’étude des tuyauteries
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - BROCK (J. E.) - Expansion and flexibility, piping handbook. - McGRAW Hill (1967).
-
(2) - SOULE (J. W.) - The solution of multiple-branch piping. - J. Appl. Mechanics (USA), juin 1956.
-
(3) - SOULE (J. W.) - Tensor flexibility analysis of pipe-supporting systems. - J. Appl. Mechanics (USA), juin 1956.
-
(4) - SOULE (J. W.) - Tensor flexibility analysis of closed-loop piping. - J. Appl. Mechanics (USA), mars 1958.
-
(5) - PECK (L. G.), MEYER (F. F.), STRONG (P. F.), KALSON (H.) - The automatic calculation of forces and deflections in piping systems. - Trans. ASME, janv. 1958.
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(6) - GLODKOWSKI (R.) - Détermination de la flexibilité des tuyauteries par le calcul matriciel. - Chaleur Ind. (F), mai 1961.
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...
ANNEXES
1.1.1 Syndicat National de la Chaudronnerie, de la Tôlerie et de la Tuyauterie Industrielle SNCT
Projet de Code SNCT pour la conception, la fabrication, le montage et le contrôle des tuyauteries industrielles 1978.
HAUT DE PAGE1.2.1 American Society of Mechanical Enginers ASME
ASME Boiler and pressure vessel code 1977. Section III. Division 1.
Subsection NB. Class 1 : Components ; Subsection NC. Class 2. Components.
HAUT DE PAGE1.2.2 American National Standards Institute ANSI
ANSI B 31.1.1977 Power Piping.
HAUT DE PAGE
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