Alex Matveev est l’un des auteurs des codes d’analyse de contraintes de tuyauterie GOST 32388-2013 (tuyauteries de procédé) et GOST 55596-2013 (réseaux de chaleur). Il fait aussi partie des développeurs du logiciel PASS/Start-Prof , développé depuis 1965 et utilisé par 95 % des bureaux d’études de procédé, d’énergie, de réseaux de chaleur et de transport de gaz et de pétrole en Russie et dans les pays de la CEI, où il fait référence.
Auteur régulier sur whatispiping.com, il détaille ici une pratique de conception courante depuis 1950. L’emploi du facteur k = 0,8 est prescrit par les codes SNiP 2.05.06-85 et SP 36.13330.2012. La valeur k = 0,8 est également proposée dans de nombreux manuels russes de conception et d’analyse de contraintes de tuyauterie.
Pourquoi un logiciel peut afficher des charges nulles sur les ancrages
Lors de l’analyse des contraintes et de l’étude du supportage, il est toujours préférable de placer les butées de ligne, les butées axiales ou les ancrages au point neutre de la partie droite de la tuyauterie. On considère qu’au point neutre le déplacement thermique est nul et que la résistance de frottement s’équilibre de part et d’autre du réseau. Dans ce cas, les forces de frottement s’annulent, positives d’un côté et négatives de l’autre. Et comme il n’y a pas de déplacement thermique, les charges axiales dues à l’effet de température seront nulles. Le logiciel affichera donc des charges nulles sur l’ancrage en ces points.
Exemple de charges nulles sur un ancrage
Par exemple, dans le réseau symétrique à deux lyres de dilatation en U de la figure 1, la longueur de branche est identique de part et d’autre de l’ancrage intermédiaire. Le nœud 11 de l’ancrage intermédiaire devient donc un point neutre.
Comme le montre la figure 2, la charge le long du tube au niveau de l’ancrage intermédiaire (nœud 11) sera nulle.
En réalité, la montée en température de la tuyauterie peut être inégale, les forces de frottement peuvent différer entre la partie gauche et la partie droite, et la conception ne peut pas être idéale. La charge réelle sur l’ancrage ne sera donc pas nulle.
Comment éviter les charges nulles sur les ancrages
Pour éviter cette situation, on utilise le facteur d’ancrage « k » dans la pratique de l’analyse des contraintes de tuyauterie. La méthode suivante peut être appliquée à la main dans n’importe quel logiciel d’analyse de contraintes. Dans PASS/START-PROF, c’est une fonction intégrée.
- Si les charges des tubes situés à gauche et à droite du support (N1 et N2) sont de même sens, elles sont cumulées sous la forme N1+N2
- Si les charges N1 et N2 sont de sens opposés, la plus faible est multipliée par k puis cumulée sous la forme N1+N2*k (|N2|<|N1|)
- Si le support se trouve sur un nœud d’extrémité, le facteur k n’est pas utilisé
Le facteur k ne s’applique qu’aux charges du plan horizontal : effort axial, effort latéral, moment horizontal.
La valeur courante, recommandée par certains codes d’analyse de contraintes de tuyauterie, est k=0.8. Avec la valeur 0,8, le résultat est celui des figures 3 et 4.
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