Bibliographie & annexes
Présentation
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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Forces, moments, déplacements, rotations et contraintes4. Sollicitations statiques et leurs effets
Tout phénomène qui modifie la ligne de déformation de la tuyauterie est considéré comme sollicitation.
La tuyauterie se déforme en absorbant les dilatations thermiques, les allongements dus à la pression et la flexion en banane des tubes du fait de la répartition non uniforme de la température dans la circonférence. Elle compense les déplacements des points de fixation et les raccourcissements dus à la mise sous tension ou à la relaxation des contraintes par le fluage. Elle résiste en se déformant à l’action du poids, du vent, de la neige et aux efforts isolés dus par exemple à l’ouverture de la soupape de sûreté.
La sollicitation définit de nouvelles conditions d’équilibre, donc de nouvelles valeurs pour les seconds membres des équations.
Les frottements influençant les déformations provoquées par chaque sollicitation sont également pris en considération.
4.1 Dilatation thermique empêchée
La dilatation occasionne la modification de la longueur des membres.
Il est facile de démontrer que dès que tous les points de fixation sont libérés, les extrémités de la tuyauterie sont soumises à la translation sans rotation.
On calcule les valeurs de translation en partant des définitions en début d’article et en désignant par δm le coefficient de dilatation moyenne du membre :
Pour les coudes, on applique la même formulation en posant :
On obtient le déplacement total du point de fixation en faisant la somme des dilatations thermiques des membres participant à la fixation. Le déplacement est ramené à la direction de cette fixation et pris avec le signe contraire car il représente le retour de l’extrémité des tuyauteries au point de fixation :
avec :
- ...
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Sollicitations statiques et leurs effets
BIBLIOGRAPHIE
-
(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.
-
(6) - GLODKOWSKI (R.) - Détermination de la flexibilité des tuyauteries par le calcul matriciel. - Chaleur Ind. (F), mai 1961.
-
...
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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