Dans la construction de réservoirs sectionnels en acier embouti, une variété d'assemblages est utilisée. Dans cette courte étude de cas rédigée par Dale Price, ingénieur structure chez Structural Science Ltd., l'assemblage de tirant est examiné ; il reprend les pressions hydrostatiques horizontales exercées par l'eau sur les parois du réservoir.
À propos de l'assemblage étudié
Comme on peut le voir à la Figure 1, l'assemblage boulonné de tirant en acier, ou cornières, se compose d'une fine platine de base avec une platine d'âme soudée reliant le tirant angulaire entre la base et les parois ou les angles du réservoir, et peut être soumis à un effort de traction de calcul de 75 kN dans les cas courants.
Historiquement, la conception est généralement réalisée par des calculs manuels, et la vérification des assemblages a été confirmée par des essais en laboratoire coûteux à grande échelle sur des composants, ainsi que par des essais sur des maquettes grandeur nature de réservoirs sur site.
La photo ci-dessous montre un essai récent à grande échelle d'un réservoir, où un tirant est connecté à des jauges de déformation qui surveillent en continu la charge sur les tirants du réservoir lors du remplissage en eau et lors d'essais statiques prolongés.
En laboratoire, l'image suivante montre l'assemblage de tirant soumis à un essai de résistance aux exigences normatives (ainsi que d'autres essais de résistance et de rupture non présentés ici).
L'assemblage de tirant a été analysé avec IDEA StatiCa Connection, et les captures d'écran ci-dessous résument la procédure :
La disposition générale de l'assemblage avec boulons et soudures sous un effort axial de calcul de 75 kN sur les tirants, les tracés de contraintes équivalentes indiquant les zones de composants fortement sollicités, et une indication des déformations plastiques développées sur la platine de base.
Bien entendu, au-delà des simples résultats d'analyse, et plus important encore, IDEA StatiCa Connection fournit les vérifications normatives globales EN/AISC pour tous les éléments, comme le montrent les deux images suivantes, donnant des résultats Conforme/Non conforme très clairs.
En conclusion, le comportement de l'assemblage et la corrélation des charges entre les essais à grande échelle/en laboratoire et le logiciel CBFEM se sont révélés très bons. Par conséquent, le programme d'essais à grande échelle a confirmé la validité et la précision du logiciel IDEA StatiCa pour la conception d'assemblages. De manière générale, les futurs assemblages sur mesure pourront désormais être réalisés rapidement à l'aide de ce logiciel, sans avoir à mettre en œuvre et planifier des programmes d'essais coûteux et de longue durée. Le logiciel est actuellement utilisé pour rationaliser et développer de meilleures conceptions d'assemblages, avec des économies sur les coûts et les procédés de fabrication. D'autres assemblages sur mesure complexes liés à la conception du réservoir sont désormais étudiés à l'aide du logiciel IDEA StatiCa Connection.
La représentation de la déformée aide l'ingénieur à mieux comprendre le comportement de l'assemblage
En résumé, voici quelques-uns des principaux avantages de l'utilisation d'IDEA StatiCa :
- Réduire la durée des travaux de conception d'assemblages répétitifs réalisés au bureau.
- La capacité de modéliser tous les composants de l'assemblage dans une seule conception, c'est-à-dire les soudures, les boulons, les plaques et les sections dans un seul ensemble, et de mieux comprendre l'interaction entre les composants individuels, en comparant cela à la décomposition de l'assemblage en composants de conception individuels.
- Étudier, développer et rechercher en continu des assemblages sur mesure anciens et nouveaux, sans planifier de longs et coûteux programmes d'essais à grande échelle pour vérifier les conceptions d'assemblages.
- Améliorer les assemblages existants en rationalisant les dimensions des plaques ou des sections, en faisant varier les configurations pour réduire les coûts de fabrication, et en vérifiant les efforts de calcul accrus par rapport à la conception courante, par exemple les forces sismiques exercées sur les parois du réservoir.
- Les essais à grande échelle ont fourni la confiance nécessaire pour mettre en œuvre la conception de tels assemblages à l'aide d'éléments finis, et plus particulièrement du logiciel IDEA StatiCa Connection, qui est basé sur la nouvelle méthode CBFEM.
- Choisir des conceptions conformes aux différentes normes d'assemblage nationales mises à jour.
