Étude de cas

Vérification d'un segment de pont en tuyaux préfabriqués dans une usine chimique hongroise

Hungary | BASE-Engineer Kft.

Concrete

Detail 2D

EN (Eurocode)

CSFM

Cet article est également disponible en :

Traduit par IA depuis l'anglais

Une vérification structurelle a été réalisée sur un segment de pont en tuyaux vieux de plusieurs décennies dans une usine chimique hongroise, où l'absence de documentation et des scénarios de chargement atypiques ont nécessité des solutions d'ingénierie innovantes. En l'absence de plans d'origine, l'équipe s'est appuyée sur des technologies de numérisation avancées et IDEA StatiCa pour évaluer le comportement d'un système en béton préfabriqué combinant des appuis fixes et articulés. Le projet a mis l'accent sur une analyse précise des efforts de cisaillement et la validation de chemins de charge non conventionnels à l'aide de techniques de modélisation Bielle-et-tirant rendues possibles par l'outil d'optimisation topologique d'IDEA StatiCa.

\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Global 3D model of the structure in AxisVM}}}\]

À propos du projet

Situé dans une usine chimique en Hongrie, le projet portait sur l'évaluation d'un segment existant de pont en tuyaux afin de vérifier sa capacité structurelle sous les charges opérationnelles actuelles. Le pont en tuyaux s'étend sur plus de 100 mètres, mais en raison de sa répétition modulaire, seul un segment représentatif a nécessité une évaluation détaillée. La structure existante ne disposait d'aucune documentation de conception, ce qui a nécessité des techniques avancées de relevé et de diagnostic pour recueillir les données géométriques et matérielles.

Pour reconstituer la géométrie telle que construite, un scan laser 3D a été réalisé, tandis que les détails du ferraillage ont été identifiés à l'aide d'un scanner de barres d'armature. La résistance du béton a été évaluée par essai au marteau Schmidt, et la qualité de l'acier d'armature a été estimée sur la base des normes de la période de construction, de la documentation des structures voisines et de l'expérience des ingénieurs.

\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Vierendeel column modeled in Detail - Topology optimization}}}\]

Défis d'ingénierie

La structure comprend des poutres en "T" en béton préfabriqué précontraint reposant sur des poteaux encastrés dans des fondations à emboîtement, supportés par des fondations en bloc monolithique. Un élément de conception clé est le poteau Vierendeel placé en position centrale, qui assure la stabilité longitudinale et résiste aux forces horizontales générées par les mouvements des tuyaux ou les charges environnementales. Les poteaux restants fonctionnent comme des appuis articulés, stabilisés longitudinalement par cet élément central fixe.

\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Internal force diagrams in AxisVM}}}\]

Dans la direction transversale, les poteaux fixes et articulés se comportent comme des consoles à base encastrée. Dans la direction longitudinale, les poteaux articulés agissent avec une base encastrée et un appui latéral en tête, tandis que le poteau Vierendeel a été modélisé soit comme une console, soit comme un élément vertical oscillant entre les poutres.

Les effets de la dilatation thermique étaient négligeables en raison de la configuration mixte des appuis. La structure satisfaisait aux exigences sous charge de vent transversale ; cependant, les forces horizontales longitudinales ont posé un défi important. Celles-ci ont induit des mécanismes de transfert de cisaillement dans les poutres, des forces qui ne pouvaient pas être capturées avec précision à l'aide de modèles éléments finis traditionnels à éléments barres.

\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Results in Detail - Concrete stress, Reinforcement stress, Crack width, Deformation}}}\]

Solutions et résultats

Pour pallier les limites de la modélisation conventionnelle, IDEA StatiCa Detail a été utilisé pour évaluer le comportement complexe au cisaillement des poutres sous chargement longitudinal. L'enveloppe des efforts internes, issue de l'analyse globale, a révélé une combinaison de charges déterminante. Ces efforts internes ont été appliqués dans Detail pour évaluer l'adéquation du ferraillage des poutres.

Compte tenu de la hauteur importante de la poutre de liaison, un modèle Bielle-et-tirant a été jugé plus approprié pour représenter la distribution des efforts internes. Le calcul manuel d'un tel modèle aurait été excessivement long et sujet aux erreurs en raison de sa complexité. À la place, l'outil d'optimisation topologique d'IDEA StatiCa a été utilisé pour visualiser les chemins de force probables. La topologie générée a confirmé le cheminement des forces attendu, permettant aux ingénieurs de saisir le ferraillage réel pour la vérification.

Les résultats ont montré que, avec le ferraillage appliqué, la capacité portante du poteau fixe était suffisante. Des vérifications supplémentaires avec IDEA StatiCa ont révélé des différences notables dans les déformations sous charge, ce qui a contribué à orienter l'évaluation ultérieure des performances à l'état limite de service.

À propos de BASE-Engineer Kft.

BASE-Engineer Kft., basée à Pécs, en Hongrie, est spécialisée dans la conception structurelle de grandes installations industrielles ainsi que de bâtiments résidentiels et commerciaux. La société associe une expérience d'ingénierie traditionnelle à des outils numériques de pointe pour fournir des solutions techniquement solides et constructibles. Plus d'informations sont disponibles sur base.hu.