CHAPITRE VI   : solutions technologiques.

Introduction   :

Dans ce chapitre, on essayera d’apporter des solutions technologiques afin de concrétiser les ce qui a été dit durant les phases de conception et dimensionnement.

Le calcul d’assemblage n’étant pas encore fait en cours, on essayera de l’abordé tant bien que même, en précisant les références et diagrammes de calcul du CM66.

I. Assemblages et jonctions   :

Le choix de la méthode d’assemblage (soudure ou boulons) se base essentiellement sur les avantages et inconvénients de chacun.

Assemblage boulonné   :

Il permet d’assembler des structures de grande portée. Montage en chantier. Reprise de grands efforts normaux (en totalité) .

Assemblage soudé   :

Rapide pour assemblage de petites portées S’exécute obligatoirement en entrepôt pour éviter les trempes accidentelles. Parfaitement étanche Reprise de petits efforts normaux (sert uniquement de fixation).

C’est pour cela que l’assemblage se fera comme suit :

les diagonales sont assemblées par soudure en atelier. Pour éviter les problèmes d’infiltration d’eau les longueurs utiles de soudure seront prises égales au périmètre de l’intersection entre les deux cornières.

Le pylône étant subdivisé en plusieurs tronçons .La jonction de deux tronçons successifs sera effectuée à l’aide de deux platines soudées chacune sur une membrure en atelier et assemblées par boulon au chantier. On renforcera la jonction par soudure entre les membrures et les platines à l’aide de trois

Goussets par platine pour éviter leurs flexions parasites (flexions déviés) sous l’effet de la compression.

Pour assurer plus d’adhérence entre la membrure et la platine, on fixe la distance entre le nœud et la jonction des platines t sera déterminée plus tard.

Les diagonales sont reliées aux membrures par l’intermédiaire d’un gousset. Il sera soudé d’une part à la membrure, et d’autre part boulonné à la diagonale de la même maille. Une fois arrivé en chantier les emplacements laissés vides pour les boulons permettront l’assemblage avec le tronçon supérieur.

Etant donné que les calculs d’assemblage se basent sur les efforts normaux dans les barres et en considérant le cas le plus défavorable.On rappelle que l’effort normal suivant les bissectrices est négligé pour les raisons citées sur le chapitre 4 (valeurs de l’incidence selon la bissectrice faibles par rapport à l’incidence selon la face normale et la face parallèle). En effet le coefficient Ct dans le cas de l’incidence selon la bissectrice est faible par rapport aux deux autres.

Donc :𝑪𝒕 (𝒔𝒖𝒊𝒗𝒂𝒏𝒕 𝒖𝒏𝒆 𝒃𝒊𝒔𝒔𝒆𝒄𝒕𝒓𝒊𝒄𝒆) < 𝑪𝒕(𝒏𝒐𝒓𝒎𝒂𝒍 𝒂 𝒖𝒏𝒆 𝒇𝒂𝒄𝒆) Pour

𝝋< 0,3

Membrures   :

Incidence parallèle à la face   :

3375.1 N

aM

aM

aMN

h

hyxA

Incidence normale à la face   :

3)

32

(75.1 NaM

aM

Nh

hC

T

B

A

C

A

C

B

Tr

Diagonales   :

Incidence parallèle à la face   :

Incidence normale à la face   :

Les tableaux suivants résume les résultats obtenus pour chaque tronçon   :

Dans notre cas   : β=0° et α=33.69°

Voici les résultats obtenus

1 er troncon   :

membrures 51.00X 6 Effort normal dimensionnant 10143.57459daN

diagonales 60 X 60 X 8Effort normal dimensionnant

4040.01 daN

2 eme troncon   :

membrures 76.10X 6Effort normal dimensionnant

24166.32daN

diagonales 60 X 60 X 8Effort normal dimensionnant

1740.3daN

3 eme tronçon   :

membrures114.3 X 6.3 Effort normal

dimensionnant46610.24daN

diagonales 60 X 60 X 8Effort normal dimensionnant

3473.60277daN

4 eme tronçon   :

membrures 168.3 X 6.3Effort normal dimensionnant

76611.856daN

diagonales 60 X 60 X 8Effort normal dimensionnant

4086daN

1) Méthode générale de calcul   :

a) Assemblages boulonnés   avec effort normal dans la même direction que le boulon :

Epaisseur des pièces de jonction   :

Condition de non corrosion   : La condition de non corrosion imposée

e > 8 mm pour les cornières (deux faces exposées en zone favorisant la corrosion)

e>5 à 6 mm pour les membrures ( une face exposée en zone favorisant la corrosion)

Condition de résistance au cisaillement   :

Puisque l’effet de flexion est éliminé par la présence des goussets, on dimensionne les platines à un effort de cisaillement égal à la traction dans le boulon agissant sur une surface de déchirure ( on suppose que les boulons convertissent entièrement l’effort normal reçue par les membrures en un cisaillement transmis aux platines). Pour un boulon ϕ… le plus sollicitant utilisé, l’effort normal est N = …daN. En prenant un coefficient de sécurité s=… pour l’effort de cisaillement, on doit avoir :Contrainte transmise par membrure ou diagonale < contrainte supportée par boulons

N2∗π∗e∗d

< σes

Avec N : effort normal subit (Kg force) d : diamètre du boulon( mm) e : épaisseur de la pièce reprenant l’effort normal convertit en cisaillement (mm) σe : limite élasticité de l’acier 24 kg/mm² s : facteur de sécurité Etant donné l’effort normal le plus important sur les membrures 76000 daN

et comme on prévoit d’utiliser 10 boulons, alors les plus gros boulons

utilisés sont des ϕ24 (CM66 p282). Donc pour les platines on prévoit une épaisseur de e>2.1 mm suffira.

De même pour les cornières, l’effort normal est de 4086, et on prévoit d’utiliser deux boulons. Donc un diamètre ϕ14 (CM66 p282). Donc l’épaisseur e>1.2 mm

Condition relative à la taille des trou pour les boulons d   : D’après la page 117 du CM66L’épaisseur e des pièces assemblées doit vérifier : e<20mm si d>e+2mm e>20mm si d>22mmet la somme des épaisseurs des pièces assemblées doit vérifier : Ʃe<4*d pour les boulons ordinairesAves d le diamètre du plus gros boulon utilisé.

Ce qui donne : pour les platines équipées de ϕ24 ; e > 20mm pour les cornières équipées de ϕ12 ; e< 20mm

Finalement, en combinant ces trois conditions:

pour les platines e=20mm pour les cornières e=8 mm (reste en accord avec l’épaisseur choisie pour le

calcul du poids propre des cornière CHAPITRE 4)

Distance t entre l’axe de l’organe principale ( par exemple membrure) et l’axe de la pièce d’assemblage(boulon)   :

D’après le CM66 pour la transmission des efforts par contact direct

F<

375∗e∗tc

∗δ

δ +tAvec :

NB   :

Il est clairement cité dans le CM66 que «  étant donné la complexité des assemblages, la résistance des matériaux n’est plus valable. On obligatoirement recours au essai et à cette formule empirique qui en résulte »

Distance entre les boulons δ   :

D’après le CM66 page 115 pour les boulons ordinaires :

Pour le filet à l’extérieur sur le contour d’assemblage avec des conditions favorisant l’oxydation : 3*d<δ<7*d

Pour le filet intérieur : δ<30*emin

Diamètre des boulons   :

La section de calcul est suivant les cas :

- Soit la section de la tige lisse A.- Soit la section de la partie filetée Ar donnée par la NF-E03-014

D’après le CM66 page 123, pour des boulons ordinaires dans le cas du cisaillement et de la traction puisque :

nos platines assemblées aux membrures convertissent entièrement l’effort normal en cisaillement à l’aide des gousset qui suppriment les flexions parasites

les boulons d’assemblage des cornières sont aussi sollicités en cisaillement :

Le calcul s’effectue suivant la formule générale :

K∗FAr

<σe

avec F valeur de l’effort pondéré sollicitant un boulon à la traction, ou un plan de cisaillement d’un boulon au cisaillement(figures 7 et 8),Ar section résistante du boulon (figure 5) (c’est-à-dire la section à fond de filet, sauf au cisaillement lorsque le plan de cisaillement passe dans la tige lisse de la vis : c’est alors la section A de la tige lisse),σe limite d’élasticité de l’acier du boulon,K coefficient dépendant du mode de sollicitation (K = 1,25 à la traction et K = 1,54 au cisaillement).

b) Assemblages boulonnés   avec effort normal dans une direction inclinée par rapport à celle du boulon:On préconise de vérifier aussi ( d’après le CM66 page 147)

Puis on s’assure que σ<σe et 1.54*τ<σe

Dans notre cas, on se contentera de prélever les valeurs sur les annexes du CM66 sans refaire les calcul.

CM66 p282

CM66 p278

NB   :

L’usage des boulons haute-résistance n’est pas automatique. En effet, c’est lorsque l’une des conditions précédentes n’est pas vérifiée ( épaisseur faible par rapport au diamètre des trous, distance entre les boulons indisponible sur la pièce à assembler…) qu’on y a recours.

c) Assemblages soudés   :

Dispositions communes relatives aux soudures   :

Dispositions relatives aux soudures d’angle   :

Calcul des paramètres pour les soudures d’angle   :

On note :

CM66 page 135 stipule que cette vérification suffit ( sans avoir à tenir compte de l’angle entre les fâces)

L=2*π*Rayon membrure ou L=largeur Gousset La longueur utile

F effort normal dans le cas le plus défavorable.

Aa profondeur du cordon de soudure

Répartition des efforts sur les boulons   :

La position de chaque boulon dans les trous étant aléatoire, les différents boulons d’un assemblage n’entreront que successivement en fonctionnement mécanique ; la répartition des efforts entre eux ne sera donc pas uniforme. Cependant, aux charges limites, une adaptation du métal (empreintes aux bords des trous et sur le corps des boulons) permet cette uniformisation, de sorte que la répartition prévue par le calcul est alors atteinte. Ce phénomène est confirmé par les essais, tant que les aciers sont capables d’adaptation (caractéristiques d’allongement) et que les charges sont statiques.

CM66 page 283

Vérification de la longueur utile

CM66 page 284

Epaisseur du cordon de soudure nécessaire ( dans notre cas les cordons sont symétriques e1=e2= 8mm largeur cornière-gousset et e1=e2 pour les membrures-gousset)

Boulons

Cornière incliné de α par rapport à l’axe de la membrure

Goussets

membrure

Trait de soudure perpendiculaire à la direction de l’effort normal incliné de α

2) Assemblages des cornières de triangulation en X sur les membrures   :

Boulonnage cornières avec Gousset 2 boulons   :

tronçon effort normal (daN)

cisaillement reçu par boulon(daN)

diamètre des boulons(mm)

section résistante du boulons(mm²)

Condition de résistance

Diastance entre les boulons δ(mm)

largeur cornière

disponibilité espace sur largeur cornière

tronçon 1 4040 2020 16 157 19,8140127 OK 48 60 OKtronçon 2 1740 870 10 58 23,1 OK 30 60 OKtronçon 3 3473 1736,5 14 115 23,254 OK 42 60 OKtronçon 4 4086 2043 16 157 20,0396178 OK 48 60 OK

Soudure Gousset Membrure :

tronçon effort normal (daN)

Longeur utile ou largeur du gousset(mm)

épaisseur utile(mm)

coefficient de réduction α

angle entre les face θ

Conditin de résistance

tronçon 1 4040 80 2 1 3,14159265

9,50588235 OK

tronçon 2 1740 80 2 1 3,14159265

4,09411765 OK

tronçon 3 3473 80 2 1 3,14159265

8,17176471 OK

tronçon 4 4086 80 2 1 3,1415926 9,61411765 OK

membrure

Trait de soudure

platine

5

3) Assemblage de deux tronçons consécutifs   : Soudure membrure platine   :

tronçon effort normal (daN)

Longeur utile ou largeur du gousset(mm)

épaisseur utile(mm)

coefficient de réduction α

angle entre les face θ

Condition de résistance

tronçon 1 10143 160,221225 2 1 3.14*0.5 6,762 oktronçon 2 24166 238,761042 4 1 3.14*0,5 8,05533333 oktronçon 3 46610 358,141563 4 1 3.14*0,5 15,5366667 ok

Membrure supérieure

boulon

platine

Gousset évitant la flexion parasite

tronçon 4 76611 527,787566 6 0,93333333 3.14*0,5 18,2407143 ok

Boulonnage Platine supérieur et inférieur 12boulons ( 4 boulons pour chaque côté de la platine carré) :

tronçon effort normal (daN)

cisaillement reçu par boulon(daN

diamètre des boulons(mm)

section résistante du boulons(mm²)

Condition de résistance

Diastance entre les boulons δ(mm)

largeur necessaire platine

)tronçon 1 10143 845,25 14 115 11,319 OK 42 168tronçon 2 24166 2013,83333 16 157 19,7535244 OK 48 192tronçon 3 46610 3884,16667 22 303 19,7413091 OK 66 264tronçon 4 76611 5384 24 353 23,488272 OK 72 288

4) Jonction du mât avec les fondations   :

La jonction du dernier tronçon à la fondation est réalisée par l’intermédiaire de trois platines circulaires soudées avec les trois membrures et diagonales et ancrées dans les massifs de fondation par des boulons d’ancrage. Elle est renforcée sous chaque membrure par une platine relativement petite mais plus épaisse pour assurer une bonne distribution des charges.La Soudure de la dernière membrure avec platine est données par la dernière ligne du tableau précédent.

5) Jonction superstructure-fondation par boulons d’ancrage   :

La liaison superstructure – fondation est assurée par une platine boulonnée au bloc de béton par des boulons ancrés dans celui-ci, pour la transmission de l'effort tranchant à la fondation des bêches sont mises en place à l’interface platine- béton. Elles sont soudées sur la face inférieure de la platine et ancrées dans le bloc de béton.

II. Protection contre la corrosion   :

Pour bien protéger le pylône contre la corrosion, on procède par une galvanisation des tronçons suivie d’une couche de peinture de protection exécutées en atelier puis d’une couche de finition qui sera exécutée sur chantier. La galvanisation se fera par immersion de tous les éléments métalliques constitutifs du pylône y compris les platines, les boulons, les goussets… dans un bain de zinc fondu.La condition des épaisseurs minimales de corrosion est aussi vérifiée.

III. Balisage   :

Les règles de balisage sont définies par la direction du transport aérien. Le pylône est une structure haute, pour éviter les accidents aériens il doit être visible jour et nuit d’où la nécessité d’avoir un balisage diurne et un autre nocturne. Pour le balisage de jour on alterne 2 couleurs : blanc et rouge.Le balisage nocturne est assuré par une lampe fixée au sommet du pylône.

IV. Escalier   :

Vu que la largeur des mailles est importante, on va exclure l’idée d’utiliser les montants pour escalader le pylône. Ainsi on utilise un escalier hélicoïdal au centre du pylône.

V. Fondations   :

On réalisera une fouille en pleine masse dans le but d’arriver à la côte-projet.Avant de couler les blocs de fondation on exécute une couche de béton de propreté ce qui permet d’assurer une bonne isolation des blocs de fondation contre l’humidité du sol. Une couche de bitume sera passée sur la surface (latérale et extérieure) des blocs de fondation afin d’assurer l’étanchéité.Les faces supérieures présenteront une pente de 10% réalisées en béton lissé c’est à dire contenant beaucoup de ciment pour éviter la stagnation des eaux et protéger contre la corrosion.Des moellons seront disposés autour des blocs afin d’assurer un bon drainage des eaux.On va prévoir 3 gabarits d’ancrage qui seront des vides réservés pour mettre les boulons d’ancrage. Ils seront remplis avec du béton expansé pour éviter les risques de retrait.